北交通原实验5 基带信号与频带信号的频谱测试

1、通信系统原理实验报告基带信号与频带信号的频谱测试姓 名 学 号 班 级 成 员 老 师 时 间 2014年12月28日 上课时间 第十四周 周三 14：1016:00 目录一、实验目的1二、实验仪器1三、实验原理1（一）基带信号的频谱分析11、周期信号的频谱12、非周期信号的频谱23、随机数字信号的功率谱2（二）频带信号的频谱分析31、ASK信号的功率谱32、FSK信号的功率谱43、PSK信号的功率谱4四、实验内容4（一）基带信号的频谱测试41、单极性归码的频谱测试42、单极性不归码的频谱测试55、HDB3码频谱测试6（二）频带信号的频谱测试61、基带FSK频谱测试62、中频FSK频谱测试73

2、、BPSK频谱测试105、载波频谱测试116、位定时频谱测试12一、实验目的1、加深对各种基带数字信号频谱的理解。2、加深对各种数字基带信号频谱带宽的理解。3、掌握虚拟仪测试各种数字基带信号频谱和带宽的方法。4、加深对各种数字已调信号频谱的理解。5、掌握虚拟仪测试各种数字已调信号频谱的方法6、加深对各种数字已调信号频谱带宽的理解。二、实验仪器1、ZH5001A通信原理综合实验系统 一台2、20MHz双踪示波器 一台3、计算机 一台4、 虚拟仪 一台三、实验原理（一）基带信号的频谱分析1、周期信号的频谱周期信号的频谱具有离散谱，频率轴上存在离散的冲激函数，根据周期信号的不同情况，其频谱的分布也有

3、变化，离散冲激函数一般在基波分量及其整数倍的频率点上出现。(1)方波信号：方波信号的频谱如下图，频谱中包含有定时分量Fs。(2)余弦信号：方波信号的频谱如下图2、非周期信号的频谱非周期信号的频谱可以用傅里叶变换来描述，若已知信号f(t)为非周期信号，其傅里叶变换可以用下式表示3、随机数字信号的功率谱在实际应用中，数字信源的信号往往是随机序列，而不是周期或非周期信号，因此，有必要对随机序列数字信号的频谱进行分析。一般来说，对于随机序列的分析，经常采用功率谱函数来分析其频谱特性。（1）单极性不归0码的功率谱：不存在定时分量（2）单极性归0码的功率谱：能够提取出定时分量（3）双极性不归0码的功率谱：

4、 （4） 双极性归0码的功率谱：（二）频带信号的频谱分析1、ASK信号的功率谱将基带信号的功率谱分别线性地搬移到了载波信号0和-0处，已调信号的带宽为2s。2、FSK信号的功率谱相位不连续的2FSK信号的功率谱，是两个2ASK信号功率谱的叠加。2FSK信号功率谱的两个频率分别为1和2，已调信号的带宽为2 1 +2s3、PSK信号的功率谱四、实验内容（一）基带信号的频谱测试1、单极性归码的频谱测试测试点：TPD08（15位单极性归码）单极性归码时域图如下：单极性归码频域图如下：单极性归码是周期信号，其频谱图是离散的。由图可知，其频谱聚集于00.5MHZ内（主瓣宽度），w=0.5MHZ。其中，在频

5、谱图的0.25MHZ处有一个较大的冲量（定时分量）。同时，由图可知，每个旁瓣内都有一个较大的频谱冲量（定时分量）。而且，随着频率的增大，其频谱逐渐减小。单极性归码有丰富的直流分量。2、单极性不归码的频谱测试测试点：TPD01单极性不归码时域图如下：单极性不归码频域图如下：单极性不归码是周期信号，其频谱图是离散的。由图可知，单极性不归码频谱的主瓣宽度为0.25MHZ。随着频率的增大，其频谱逐渐减小。单极性不归码有直流分量。5、HDB3码频谱测试测试点：TPD05（15位）HDB3码时域图如下：HDB3码频域图如下：HDB3码是周期信号，其频谱图是离散的。由图可知，HDB3码的频谱集中在00.25

6、MHZ内。随着频率的增大，其频谱逐渐减小。当频率大于1MHZ时，其频谱可忽略不计。可见HDB3码的能量集中。（二）频带信号的频谱测试1、基带FSK频谱测试测试点：TPi03（1）测试信号为全0码时域图如下：频谱图如下：FSK全0码是非周期信号，其频谱图是连续的。由图可知，其频谱范围在00.05MHZ内。在0.05MHZ后没有频谱分量。（2）测试信号为m码时域图如下：频谱图如下：FSK m码是非周期信号，其频谱图是连续的。由图可知，其频谱范围也在00.05MHZ内。在00.05MHZ内，其频谱包含两个波峰，在0.02MHZ处，有一频谱值达1的频谱分量，在最大频谱分量附近频谱值快速下降到0.4附近

7、，降低了60%。同时，我们从图中也可以看出，在0.05MHZ后基本没有频谱分量。2、中频FSK频谱测试测试点：TPK03（1）测试信号为全0码时域图如下：频谱图如下：中频FSK全0码是非周期信号，其频谱图是连续的。由图可知，其在1MHZ频率处有一值为1的单边带频谱分量，在其他频率范围内的频谱几乎没有。可见，其频谱能量很集中。单一性好。（2）测试信号为m码时域图如下：频谱图如下：由图可知，m序列的频谱图与全0码频谱图及其相似。将正交调制信输入信号的一路基带调制信号断开（D/A模块内的跳线器Ki01或Ki02），重复以上步骤（双边带）。（1）测试信号为全0码时域图如下：频谱图如下：由图可知，双边带

8、全0码与单边带相比，其不同之处在与在1MHZ处，其频谱分量由带边带频谱变为双边带频谱，但右边带频谱较左边带小（较单边带的频谱值也小），我们推测可能是由于实验设备存在误差造成或是双边带FSK频谱更容易受外界影响。（2）测试信号为m码时域图如下：频谱图如下：由图可知，m序列的频谱图与全0码频谱图及其相似。3、BPSK频谱测试测试点：TPK03（1）测试信号为m码时域图如下：频谱图如下：由图形可知，BPSK的m码频谱图与双边带中频FSK的频谱图相似，但其在1MHZ处的右边带几乎没有频谱值的下降。说明BPSK的抗干扰能力较双边带FSK好。（2）测试信号为0/1码时域图如下：频谱图如下：由图形可知，BPSK的0/1码频谱与双边带FSK频谱很相似。但在1MHZ处，右边带不仅有明显的下降（越10%），而且有能够明显分辨出的频率间隔。说明受实验设备影响，其频谱值会下降，频率会有明显时延。5、载波频谱测试测试点：TPK07测试信号为0/1码时域图如下：频谱图如下：由图形可知，载波信号频谱与单边带FSK的频谱图很相似。6、位定时频谱测试当测试信号来自发时钟TPM