仿真试验指导书

通信工程专业通信原理仿真试验指导书河北科技大学信息科学与工程学院20083月 通信原理仿真试验指导书 目 录试验二试验三试验四试验五试验六试验七试验八试验九

幅度调制〔AM、DSB、SSB〕调频系统〔FM〕二进制振幅键控调制二进制频移键控调制二进制相移键控调制正交相移键控最小频移键控系统低通信号的抽样定理时分复用数字基带传输系统试验一幅度调制〔AM、DSB、SSB〕一、试验目的：AM、DSB、SSB根本原理；AM、DSB、SSB信号的产生方法和解调方法；二、试验内容：AM、DSB、SSB调制、解调系统；AM、DSB、SSB信号的波形和频谱；三、学问要点和原理的过程。AMs

(t)[Am(t)]costAcostm(t)costAM 0 c 0 c c式中，m(t)为基带调制信号，均值为0；A0为常数，表示叠加的直流重量。s抑制载波的双边带调制：

DSB

(t)m(t)costc其特点是在时域无直流重量，在频域无载频。一半传输频带。其上边带、下边带表达式为：sUSB

(t)

Acos(m

)tm

Acosm

cosc

t12

Asinm

sintcsLSB

(t)

Acos(m

)tm

Acosm

tcost1c 2

Asinm

tsintc综合为

sSSB

(t)

Acosm

tcostc

Asinm

tsintc原理框图：AM的调制与解调mt

smt

AM信号

DR C A0

mtA cost0 c调制框图 包络检波解调法sDSBtsDSBtsHSSBct滤波器产生法spspLPFd

s tm

移相法四、系统仿真

ctcostcAM调制解调系统，如图一DSB调制解调系统，如图二SSB调制解调系统，如图三图一图二图三试验二调频系统〔FM〕一、试验目的：1FM根本原理；2FM信号的产生方法和解调方法；二、试验内容：1FM调制、解调系统；2FM信号的波形和频谱；3、调频系统的抗噪声性能。三、学问要点和原理d(t)K

m(t)FM信号的表达式为

dt fs (t)Acos[tK m()d]FM c f信号波形为原理方框图：线性地变化。承受锁相环〔PLL〕具体方案：晶振PD晶振PDLFVCOFM信号[阿姆斯特朗〔Armstrong〕法]：先将调制信号积分，然后对载波进n次倍频器得到宽带调频(WBFM)信。mt 积

相s

t位 NBFM分 调

频 WBFM器 制 器c四、系统仿真c

Acost1、PLLFM调制系统，如图一；2FM调制系统，如图二。图一图二试验三二进制振幅键控调制一、试验目的：12ASK信号的产生方法和解调方法；22ASK信号的波形及频谱特点；二、试验内容：12ASK调制系统；22ASK信号的波形和频谱；3*、2ASK系统的抗噪声性能。三、学问要点和原理2ASK调制就是用数字基带信号来掌握键控期间的振幅，键控器件有两个信根本原理：2ASK信号的一般表达式

e2ASK

(t)stcos tc其中，s(t) ag(tnT)n 1,

n sP假设an 0, 概率为1P2ASK信号为“通-断键控(OOK)”信号：eOOK

(t)Acosct,

以概率PTstttsTsttt

1 0 0 1载波2ASK原理框图costcostce (t)2ASKs(t)二进制s(t)

乘法器

e

(t)

开关电路cosct2ASK信号的解调(1)非相干解调e2ASK

(t) 带通

a全波整流器

b 低通滤波器

cd抽样d判决器 输出(2)相干解调e2ASK

(t) 带通

cos

相乘器tc

低通

输出抽样判决器四、系统仿真OOK信号的生成，如图一OOK信号的解调，如图二ASK信号的调幅法生成，如图三图一图二图三试验四二进制频移键控调制一、试验目的：12FSK信号的产生方法和解调方法；22FSK信号的波形及频谱特点；32FSK系统的抗噪声性能。二、试验内容：12FSK调制系统；22FSK信号的波形和频谱；3*、2FSK系统的抗噪声性能。三、学问要点和原理2FSK2FSK信号可2ASK10时使两个不同信号分别输出，到达键控目的。根本原理：2FSK信号的一般表达式e2FSK

Acos((t)Acos(1

t),nt),

波形为：

2 n1 0 1 0(a)2FSK信号t〔b)stcost1 1 t(c)stcost2 2 1 t原理框图2FSK信号的产生框图1f1选通开关基带信号e(t)反相器相加器2FSK2f2选通开关2ASK信号的解调框图(1)非相干解调e (t)2FSK

带通波器1

包络检波器

输出抽样判决器带通2

包络检波器(2)相干解调带通带通波器1相乘器低通滤波器(t)cost1cost2输出定时脉冲抽样判决器带通滤波器2相乘器低通滤波器2FSK四、系统仿真2FSK信号的生成，如图一；2FSK信号的非相干解调，如图二；2FSK信号的相干解调，如图三。图一图二图三试验五二进制相移键控调制一、试验目的：BPSK、DPSK信号的产生方法和解调方法；BPSK、DPSK信号的波形及频谱特点；二、试验内容：BPSK、DPSK调制系统；BPSK、DPSK信号的波形和频谱；3*、PSK系统的抗噪声性能。三、学问要点和原理1、BPSK调制就是用数字基带信号来掌握键控期间的相位，键控器件有两个信根本原理：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e2PSK

c

t)n“0”0，发送“1”时为π。由于两种码元的波形一样，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。BPSK方式的“倒π”现象或“反相工作2PSK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打算信息符号。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信号的解调框图相干解调法差分相干解调法〔相位比较〕四、系统仿真BPSK信号调制和相干解调，如图一；DPSK信号的调制和相干解调，如图二；图一图二试验六正交相移键控一、试验目的：1QPSK信号的产生方法和解调方法；2QPSK信号的波形及频谱特点；3QSK系统的抗噪声性能。二、试验内容：1QPSK调制系统；2、观看、QPSK信号的波形和频谱；3*、QSK系统的抗噪声性能。三、学问要点和原理4PSK常称为正交相移键控(QPSK)，QPSK信号的矢量图为原理框图：相乘电路产生法选择产生法：解调原理框图四、系统仿真QPSK信号调制和相干解调，如以下图试验七最小频移键控系统一、试验目的：1MSK信号的产生方法和解调方法；2MSK信号的波形及频谱特点；二、试验内容：1MSK调制系统；三、学问要点和原理MSK调制是一种包络恒定、相位连续、带宽最小且严格正交的2FSK信号，根本原理：MSKk表示为s(t)cos(t

ak t)

tkTk s 2T k s ss式中，s为载波角载频；k=“1”ak=+1“0”ak=-1Tskk

为第k个码元的初始相位，它在一个码元宽度中是不变的。可以看到，前一码元末尾的总相位等于后一码元开头时的总相位。MSK信号可以用两个正交的重量表示：s(t)pk

cost2Ts

coss

tqk

sint2Ts

sints

(k1)Ts

tkTs产生框图为解调框图：

[(2i-1)T,(2i+1)T]×MSK信号 载波提取

s s积分判决

解调输出[2iT,2(i+1)T]s s× 积分判决四、系统仿真1. MSK信号的产生和解调，如以下图试验八低通信号的抽样定理一、试验目的：1、把握抽样信号的产生和重建；2、把握信号无失真条件；3、把握奈奎斯特频率；4、了解无失真抽样条件的缘由。二、试验内容：1、搭建信号抽样和恢复系统；2、观看、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状况。三、学问要点和原理：对模拟信号进展抽样过程如以下图时域 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f 2fs H即抽样频率应不小于最高频率的2倍，这一抽样频率2fH

称为奈奎斯特〔Nyquist〕抽样速率。假设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，因而不能正确分别原信号的频谱。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2.5～5倍的最高频率进展采样以避开失真。四、系统仿真1、对模拟信号进展采样，并承受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展观看和分析。系统模型如以下图。试验九时分复用数字基带传输系统一、试验目的：1、把握时分复用数字基带通信系统的根本原理和数字基带信号的传输过程；2、把握位同步、群〔帧〕同步的方法和作用；3、把握子系统的创立和使用；3、理解复用的概念。二、试验内容：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、观看复用后的帧信号。三、学问要点和原理1、时分复用：散抽样的