通信工程专业

通信工程专业 通信原理仿真实验指导书 河北科技大学信息科学与工程学院 2008年3月 目 录 实验一 幅度调制(M、DSB、SSB) 实验二 调频系统(M) 实验三 二进制振幅键控调制 实验四 二进制频移键控调制 实验五 二进制相移键控调制 实验六 正交相移键控 实验七 最小频移键控系统 实验八 低通信号的抽样定理 实验九 时分复用数字基带传输系统 实验一 幅度调制(M、DSB、SSB) 一、实验目的: 1、掌握M、DSB、SSB基本原理; 2、掌握M、DSB、SSB信号的产生方法和解调方法; 3、掌握M、DSB、SSB信号的波形及频谱特点。 二、实验内容: 、搭建M、DSB、SSB调制、解调系统; 1 2、观察M、DSB、SSB信号的波形和频谱; 3、幅度调制系统的抗噪声性能。 三、知识要点和原理 幅度调制是有调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。 基本原理: stAmttAtmtt()[()]coscos()cos,，,，,,,M调制的一般 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式 AMccc00 式中， m(t)为基带调制信号，均值为0;为常数，表示叠加的直流分量。0 s(t),m(t)cos,tDSBc 抑制载波的双边带调制: 其特点是在时域无直流分量，在频域无载频。 单边带调制:双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M(,)的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带。其上边带、下边带表达式为: 111 stAt,，,,()cos(),,AtAt,,,,coscossinsinUSBmCmmmcmmc 222 111stAtAttAtt,,,，,,,,,,()cos()coscossinsinLSBmCmmmcmmc 222 综合为11stAttAtt,,,,,,()coscossinsinSSBmmcmmc 22 原理框图: (1) M的调制与解调 st，，mt，，mD, ,RCAM信号Amt，，，0 Acos,t0c 调制框图 包络检波解调法 (2) SSB调制 st，，stmt，，，，SSB DSBH,，，, 滤波器产生法 载波ct，， 移相法 (3)相干解调法 stst，，st，，，，pmd LPF, ctt,cos,，，c 四、系统仿真 1. M调制解调系统，如图一 2. DSB调制解调系统，如图二 3. SSB调制解调系统，如图三 图一 图二 图三 实验二 调频系统(M) 一、实验目的: 1、掌握M基本原理; 2、掌握M信号的产生方法和解调方法; 3、掌握M信号的波形及频谱特点。 二、实验内容: 1、搭建M调制、解调系统; 2、观察M信号的波形和频谱; 3、调频系统的抗噪声性能。 三、知识要点和原理 dt,()幅度调制是有指瞬时频率偏移随调制信号成比例变化。即 ,Kmt()fdtM信号的表达式为 stAtKmd()cos[()],，,,,FMcf, 信号波形为 原理方框图: 直接调频法:用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律 线性地变化。采用锁相环(PLL)具体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 : 调制信号 FM信号PDLFVCO晶振 间接法调频 [阿姆斯特朗(rmstrong)法] :先将调制信号积分，然后对载波进行调相，即可产生一个窄带调频(NBM)信号，再经n次倍频器得到宽带调频 (WBM) 信。 相 st倍st，，积，，NBFMWBFMmt，，位频 分调器器 制 Atcos, c 四、系统仿真 1、PLL锁相环法实现M调制系统，如图一; 2、间接调频法实现M调制系统，如图二。 图一 图二 实验三 二进制振幅键控调制 一、实验目的: 1、掌握2SK信号的产生方法和解调方法; 2、掌握2SK信号的波形及频谱特点; 3、了解2SK系统的抗噪声性能。 二、实验内容: 1、搭建2SK调制系统; 2、观察2SK信号的波形和频谱; 3*、2SK系统的抗噪声性能。 三、知识要点和原理 2SK调制就是用数字基带信号来控制键控期间的振幅，键控器件有两个信号 输入端，数字基带信号为1或0时使两个不同信号分别输出，达到键控目的。 基本原理: 2SK信号的一般表达式 ，，e(t),stcos,t2ASKc 其中， s(t),ag(t,nT),ns n 1P,概率为,a,,n若 ,概率为10,P, - 断键控(OOK)” 信号: 则2SK信号为“通 Acost,以概率P发送“1”时,,c (),et,OOK0，以概率1,P发送“0”时, 波形为: 0 110 st，， tTs 载波 t 2ASK t 原理框图 2SK信号的产生(模拟法和键控法) 二进制开关电路 e(t)不归零信号2ASKe(t)2ASK乘法器cos,tcs(t) cos,tcs(t) 2SK信号的解调 (1)非相干解调 ace(t)2ASKbd带通全波低通抽样 滤波器整流器滤波器判决器 输出 定时 脉冲 (2)相干解调 输出 e(t)2ASK带通低通抽样相乘器滤波器滤波器判决器 定时cos,tc 脉冲 四、系统仿真 4. OOK信号的生成，如图一 5. OOK信号的解调，如图二 6. SK信号的调幅法生成，如图三 图一 图二 图三 实验四 二进制频移键控调制 一、实验目的: 1、掌握2SK信号的产生方法和解调方法; 2、掌握2SK信号的波形及频谱特点; 3、了解2SK系统的抗噪声性能。 二、实验内容: 1、搭建2SK调制系统; 2、观察2SK信号的波形和频谱; 3*、2SK系统的抗噪声性能。 三、知识要点和原理 2SK调制就是用数字基带信号来控制键控期间的频率，一个2SK信号可以看成是两个不同载频的2SK信号的叠加。键控器件有两个信号输入端，数字基带信号为1或0时使两个不同信号分别输出，达到键控目的。 基本原理: 2SK信号的一般表达式 Acos(，),发送“1”时,,t,1n(),et,2FSK Acos(，),发送“0”时,t,2n, 波形为: 1100 ()2FSKa信号t (bstt) cos,，，11 t () coscstt,，，22 1 t 原理框图 2SK信号的产生框图 振荡器1选通开关f1 e(t)2FSK 基带信号相加器反相器 振荡器2 2选通开关f 2SK信号的解调框图 (1)非相干解调 带通包络滤波器 检波器,1 输出e(t)2FSK定时脉冲 抽样 判决器 带通 包络滤波器,检波器2 (2)相干解调 带通低通相乘器滤波器 滤波器,1 输出cos,t1e(t)2FSK定时脉冲 抽样 cos,t判决器 2 带通低通 相乘器滤波器,2滤波器 四、系统仿真 1. 2SK信号的生成，如图一; 2. 2SK信号的非相干解调，如图二; 3. 2SK信号的相干解调，如图三。 图一 图二 图三 实验五 二进制相移键控调制 一、实验目的: 1、掌握BPSK、DPSK信号的产生方法和解调方法; 2、掌握BPSK、DPSK信号的波形及频谱特点; 3、了解PSK系统的抗噪声性能。 二、实验内容: 1、搭建BPSK、DPSK调制系统; 2、观察BPSK、DPSK信号的波形和频谱; 3*、PSK系统的抗噪声性能。 三、知识要点和原理 1、BPSK调制就是用数字基带信号来控制键控期间的相位，键控器件有两个信号输入端，数字基带信号为1或0时使两个不同信号分别输出，达到键控目的。 基本原理: 在BPSK中，通常用初始相位0和,分别表示二进制“1”和“0”。因此，BPSK信号的时域表达式为 e(t),Acos(,t，,)2PSKcn 式中，,表示第n个符号的绝对相位，发送“0”时为0，发送“1”时为π。n 由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号也可以表述为一个双极 性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘。 但是BPSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”，因而2PSK方式在实际中很少采用。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。为了解决这些问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，可以采用 差分相移键控(DPSK)体制，利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。即2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的相对相位才 决定 郑伟家庭教育讲座全集个人独资股东决定成立安全领导小组关于成立临时党支部关于注销分公司决定 信息符号。 对于数字信息“11011”的2PSK和DPSK的波形分别为: 原理框图 BPSK信号的产生框图(模拟调制和键控法) BPSK信号的解调框图 DPSK信号的调制框图 DPSK信号的解调框图 (1)相干解调法 (2)差分相干解调法(相位比较) 四、系统仿真 1. BPSK信号调制和相干解调，如图一; 2. DPSK信号的调制和相干解调，如图二; 图一 图二 实验六 正交相移键控 一、实验目的: 1、掌握QPSK信号的产生方法和解调方法; 2、掌握QPSK信号的波形及频谱特点; 3、了解QSK系统的抗噪声性能。 二、实验内容: 1、搭建QPSK调制系统; 2、观察、QPSK信号的波形和频谱; 3*、QSK系统的抗噪声性能。 三、知识要点和原理 4PSK常称为正交相移键控(QPSK)，QPSK信号的矢量图为 原理框图: (1)相乘电路产生法 (2)选择产生法: (3)解调原理框图 四、系统仿真 QPSK信号调制和相干解调，如下图 实验七 最小频移键控系统 一、实验目的: 1、掌握MSK信号的产生方法和解调方法; 2、掌握MSK信号的波形及频谱特点; 3、掌握MSK系统的基本原理。 二、实验内容: 1、搭建MSK调制系统; 2、观察MSK信号的波形和频谱; 三、知识要点和原理 MSK调制是一种包络恒定、相位连续、带宽最小且严格正交的2SK信号， 基本原理: MSK信号的第k个码元可以表示为 a,k(1)kTtkT,,, ss()cos(),，，sttt,,ksk2T s 式中，,s为载波角载频; = , 1(当输入码元为“1”时， k = + 1 ;当输入码元为“0”时， k = - 1 );k T 为 码元宽度; s , 为第k个码元的初始相位，它在一个码元宽度中是不变的。 k 波形为: 可以看到，前一码元末尾的总相位等于后一码元开始时的总相位。 MSK信号可以用两个正交的分量表示: ,,tt()coscossinsin,,stptqt,,kksks(1)kTtkT,,,ss 22TTss 产生框图为 解调框图: [(2i-1)T, (2i+1)T] ss 积分判决 × 解调输出 ， MSK信号 载波提取 , [2iT, 2(i+1)T] ss 积分判决 × 四、系统仿真 1. MSK信号的产生和解调，如下图 实验八 低通信号的抽样定理 一、实验目的: 1、掌握抽样信号的产生和重建; 2、掌握信号无失真条件; 3、掌握奈奎斯特频率; 4、了解无失真抽样条件的原因。 二、实验内容: 1、搭建信号抽样和恢复系统; 2、观察、分析输入信号波形和抽样信号的波形; 3、比较使用不同采样频率的情况。 三、知识要点和原理: 对模拟信号进行抽样过程如下图 时 域 频 域 从频域图可以看出，为了能恢复原信号，抽样频率需要满足 ff,2sH 即抽样频率应不小于最高频率的2倍，这一抽样频率称为奈奎斯特2fH (Nyquist)抽样速率。若抽样速率低于奈奎斯特抽样速率，则相邻周期的频谱间将发生混叠，因而不能正确分离原信号的频谱。 抽样定理是模拟信号数字化的理论基础。当采样频率小于奈奎斯特频率时，在接收端恢复的信号失真比较大，这是因为存在信号的混频;当采样频率大于或等于奈奎斯特频率时，恢复信号于原信号基本一致。理论上，理想的抽样频率为2倍的奈奎斯特带宽，但实际工程应用中，限带信号绝不会严格限带，通常选取抽样频率的2.5,5倍的最高频率进行采样以避免失真。 四、系统仿真 1、对模拟信号进行采样，并采用巴特沃斯低通滤波器恢复信号，对原输入信号波形与抽样恢复后的波形进行观察和分析。系统模型如下图。 实验九 时分复用数字基带传输系统 一、实验目的: 1、掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理和数字基带信号的传输过程; 2、掌握位同步、群(帧)同步的方法和作用; 3、掌握子系统的创建和使用; 3、理解复用的概念。 二、实验内容: 1、搭建时分复用基带传输终端系统; 2、在终端系统中要求有位同步和群(帧)同步; 3、观察复用后的帧信号。 三、知识要点和原理 1、时分复用: 时分复用技术是一种重要的复用方法，应用十分广泛。时分复用就是利用离散抽样的间隔时间传输其他路的抽样信号，复用原理如下图所示。 我国的话音E1系统采用2.048Mb/s，一帧中32路PCM信号，其中30路为语音信号。 2、位同步: 在接收数字信号时，为了在准确的判决时刻对接收码元进行判决，以及对接收码元能量正确积分，必须得之接收码元的起止时刻。为此需要进行码元同步，也称为位同步。有两种同步技术，包括外同步和自同步法，广泛应用的是锁相环同步法。其基本原理是:将接收信号和本地产生的码元定时信号相比较，使本地产生的定时信号和接收码元波形的转变点保持同步。框图如下: 3、群(帧)同步: 为了使接收到的码元能够被理解，需要知道其如何分组，一般来说接收端需要利用群同步码去划分接收码元序列。群同步码有两种插入法:集中插入和分散插入。集中插入法是在码组开始位置插入同步码，分散插入法是将一种特殊的周期性同步码元序列分散插入在信息码元序列中。如下图所示。 集中插入在信息码组的前头，使得接收时容易立即捕获它，因此要求码元同步序列具有尖锐的自相关曲线，以便容易从接收码元序列中识别出来。在实际中，我们常使用巴克码。如“1110010”。 在接收端计算接收码元序列的自相关函数，当自相关值等于同步序列的峰值时，认为捕捉到了同步。在接收过程中有捕捉态、保持态、失步态，其计算的流程为: 四、系统仿真 1、建立锁相环子系统，如图一; 2、建立帧同步子系统，如图二; 3、建立时分复用数字基带传输系统，如图三。 图一 图二