实验指导书.doc

物 理 电 子 工 程 学 院 通信原理实验指导书实验一 幅度调制（AM、DSB）一、实验目的：1、掌握AM、DSB基本原理；2、掌握AM、DSB信号的产生方法和解调方法；3、掌握AM、DSB信号的波形及频谱特点。二、实验内容：1、搭建AM、DSB调制、解调系统；2、观察AM、DSB信号的波形和频谱；3、幅度调制系统的抗噪声性能。三、实验原理及模型1、AM调制解调（1）设计原理幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案，属于线性调制。AM信号的时域表示式：频谱：调制器模型如图所示： AM调制器模型AM的时域波形和频谱如图所示：时域 频域 AM调制时、频域波形AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。它的带宽是基带信号带宽的2倍。在波形上，调幅信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化，在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。在解调时，根据AM调制的特性，既可以采用相干解调，也可以采用包络检波。（2）Simulink建模调制信号：频率5 HZ ，振幅1 ， 载波： 频率50HZ ，振幅1 ，相干解调模型包络检波模型2、DSB调制与解调（1）设计原理在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。AM调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号，即双边带信号（DSB）。DSB信号的时域表示式频谱：DSB的时域波形和频谱如图所示：时域 频域 DSB调制时、频域波形DSB的相干解调模型如图所示： DSB调制器模型与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率时100%，DSB信号解调时需采用相干解调。（2）simulink仿真调制信号：频率5 HZ ，振幅1 ， 载波： 频率50HZ ，振幅1 ，实验二 二进制振幅键控调制一、 实验目的：1、掌握2ASK信号的产生方法和解调方法；2、掌握2ASK信号的波形及频谱特点；3、了解2ASK系统的抗噪声性能。二、 实验内容：1、搭建2ASK调制系统；2、观察2ASK信号的波形和频谱；3*、2ASK系统的抗噪声性能。三、 知识要点和原理2ASK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： 2ASK信号的一般表达式其中，若 则2ASK信号为“通- 断键控(OOK)” 信号：波形为： 原理框图2ASK信号的产生（模拟法和键控法）2ASK信号的解调(1)非相干解调(2)相干解调四、 simulink仿真ASK调制与解调ASK框图(模拟相乘法、相干解调)信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s载波参数：幅度1 频率100rad/s高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/sLPF参数：截止频率10rad/s判决器参数：门限0.25ASK框图（模拟相乘法、包络检波解调）信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s载波参数：幅度1 频率100rad/s高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/sLPF参数：截止频率10rad/s判决器参数：门限0.25全波整流器参数：下限0 上限inf实验三 二进制频移键控调制一、 实验目的：1、掌握2FSK信号的产生方法和解调方法；2、掌握2FSK信号的波形及频谱特点；3、了解2FSK系统的抗噪声性能。二、 实验内容：1、搭建2FSK调制系统；2、观察2FSK信号的波形和频谱；3*、2FSK系统的抗噪声性能。三、 知识要点和原理2FSK调制就是用数字基带信号来控制键控期间的频率，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK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： 2FSK信号的一般表达式波形为： 原理框图2FSK信号的产生框图2ASK信号的解调框图(1)非相干解调(2)相干解调四、simulink仿真FSK框图（模拟相乘法、相干解调） 信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s载波1参数：幅度1 频率100rad/s载波2参数：幅度1 频率20rad/s高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001BPF1参数：下限频率95rad/s 上限频率105rad/sBPF2参数：下限频率15rad/s 上限频率25rad/sLPF参数：截止频率10rad/s判决器参数：门限0.25比较器参数：关系操作FSK框图（模拟相乘法、包络检波解调）信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s载波1参数：幅度1 频率100rad/s载波2参数：幅度1 频率20rad/s高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001BPF1参数：下限频率95rad/s 上限频率105rad/sBPF2参数：下限频率15rad/s 上限频率25rad/sLPF参数：截止频率10rad/s判决器参数：门限0.25比较器参数：关系操作全波整流器参数：下限0 上限inf实验四 非均匀量化编码的Simulink仿真一、实验目的1掌握非均匀量化编码工作原理；2掌握非均匀量化编码Simulink建模方法；3掌握非均匀量化编码Simulink仿真方法。二、实验仪器1PC机 一台2Matlab软件 一套三、实验原理1、非均匀量化编码原理非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，本实验模块采用的PCM编码方式也是A压缩律。所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：A律压扩特性是连续曲线，A值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中，往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路实现，本实验模块中所用到的PCM编码芯片W681512正是采用这种压扩特性来进行编码的。图1示出了这种压扩特性。图1 13折线2、A律的Simulink仿真Matlab的Simulink工具箱可以进行A律的Simulink仿真，其基本的建模方框图如下： 图 2四、Simulink仿真1、建模模块本实验中要用到的模块有：Simulink / Source库下的Signal Generator模块；Simulink /Math Operations库下的Gain模块；Communications Blockset / Source Coding库下的A-Law Compressor模块和A-Law Expander模块；Simulink /Discontinuities库下的Quantizer模块；Simulink / Sinks库下的Scope模块。2、参数设置（1）锯齿波的实验设置如下：Signal