《通信原理软件》实验报告专业通信工程班级 2011211118姓名朱博文学号 2011210511报告日期 2013.12.20基础实验：第一次实验实验二时域仿真精度分析一、实验目的1. 了解时域取样对仿真精度的影响2. 学会提高仿真精度的方法二、实验原理一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。

为此将把s(t)截短，按时间间隔均匀取样，仿真时用这个样值集合来表示信号 s(t)。

△t反映了仿真系统对信号波形的分辨率，△t越小则仿真的精确度越高。

据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。

设为仿真系统的系统带宽。

如果在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用此仿真程序来研究带宽大于的信号或系统。

换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*f，如此便可以保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。

也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信号。

三、实验内容1、方案思路：通过改变取点频率观察示波器显示信号的变化2、程序及其注释说明：3、仿真波形及频谱图：Period=0.01Period=0.34、实验结果分析：以上两图区别在于示波器取点频率不同，第二幅图取点频率低于第一幅图，导致示波器在画图时第二幅图不如第一幅图平滑。

四、思考题1.两幅图中第一幅图比第二幅图更加平滑，因为第一幅图中取样点数更多2.改为0.5后显示为一条直线，因为取点处函数值均为0实验三频域仿真精度分析一、实验目的理解 DFT 的数学定义及物理含义；学会应用 FFT 模块进行频谱分析；进一步加深对计算机频域仿真基本原理以及方法的学习掌握。

二、实验原理在通信系统仿真中，经常要用有限长序列来模拟实际的连续信号，用有限长序列的 DFT来近似实际信号的频谱。

DFT 只适用于有限长序列，在进行信号的频谱分析时，它的处理结果会含有一定的偏差。

下面分析一下 DFT 对信号频谱分析的影响。

注意处理好时域混叠和频域混叠；注意频谱泄露。

三、实验内容1、方案思路1、将正弦波发生器（sinusoid generator）、触发时钟（CLOCK_c）和频谱示波器模块按图 5.13所示连接。

参数设置见讲义。

2、设计模板三、实验结果1、输入缓冲区大小为4096，窗口类型:12、输入缓冲区大小为40960 窗口类型：13、输入缓冲区大小为40960，窗口类型：3实验结论：窗函数的类型和宽度是影响插值FFT算法分析精度的主要原因．这里的宽度体现为FFT size，也就是讲义中所说的size of input buffer。

具体为:当窗口类型一致的情况下，FFT size 越大，得到的频谱的谐波分量越多，频谱主瓣变得很尖锐；而FFT size一致的时候，窗口类型对频谱的影响不太大，主瓣宽度基本一致，幅度基本一样，谐波分量也基本一样。

但是，这些都有不同程度的频谱泄露现象，只是加窗不同，对泄露的处理结果也就不同。

也就是说，FFT size 是主要影响因素。

思考题：1、取样点数增加，窗口宽度变长，导致更多的谐波分量进入频谱中。

2、频谱的主瓣宽度增加，高频谐波分量减少。

因为采用了不同的窗函数，不同的窗函数对信号的滤波特性是不一致的。

3. 将 FFT 模块中的参数 Type of window 改成 2 和 4，观察仿真结果的变化，解释其原因。

答：频谱变得越来越平滑，主要是因为滤去了更多的谐波分量。

2号窗4号窗实验五取样和重建一、实验目的了解取样定理的原理，取样后的信号如何恢复原信号；了解取样时钟的选取。

二、实验原理数字信号是通过对模拟信号进行采样、量化和编码得到的，模拟信号是时间和幅度都连续的信号，记作 x(t)。

采样的结果是产生幅度连续而时间离散的信号，这样的信号常被称为采样数据信号。

原理如下：低通采样定理：如果采样频率，那么带限信号就可以无差错地通过其采样信号恢复。

模型：具体原理见讲义。

在满足采样定理条件的情况下，初始输入信号可以从这些抽样值中恢复出来。

三、实验内容1、方案思路1. 脉冲信号产生器（Pulse generator, 来自 Scicom_sources 元件库）、正弦波发生器（sinusoid generator）、模拟低通滤波器（analog low pass filter）、直流发生器 DC、触发时钟（CLOCK_c）、乘法器、示波器模块（MScope）、频谱示波器（FFT）模块按图 5.26 所示连接。

参数设置：Scicom_sources: clock_c①Period:0.0005 Init time:0.1 Scicom_sources: clock_c②Period:0.0005 Init time:0.1 Scicom_sources:Pulse generator Time in High State:0.00001Period:0.25其他参数缺省设置Scicom_sources:sinusoid generator Magnitude:1Frequency:0.4*2*%pi phase:0Scicom_Filter:analog low pass filter Order:7 cutoff frequency:0.5*2*%pi 其他参数缺省设置Scicom_sources: Constant Constant:100Scicom_sinks:MScope Input ports size:1 1 1Ymin:-2 -2 -2 Ymax:2 2 2Refrash period:10 10 10其他参数缺省设置Scicom_sinks:FFT①Output window number:1;Sample period:0.005;Size of input buffer:409600;其他参数缺省设置Scicom_sinks:FFT②Output window number:2;Sample period:0.000005;Size of input buffer:4096;其他参数缺省设置二、程序模块分析：三、实验结果及其分析：时域仿真波形：FFT(2)重建信号的频谱：FFT（1）取样信号频谱：第二次验证：实验参数的设置，脉冲发生器高电平时间0.1，常数5；时域仿真波形FFT（1）取样信号频谱FFT（2）重建信号频谱：四、实验结果分析及思考题1、前者幅度不变，后者随着频率增大有衰减。

因为随着取样脉冲宽度的增大，其频域Sa函数的衰减将越明显。

2、频域周期延拓的周期为43、占空比越大，频域Sa函数的衰减将会越明显，使得取样信号功率谱衰减更大。

占空比为0.2时第二次实验一、实验目的1、了解产生 SSB 调制的基本原理2、了解 SCICOS 中的超级模块3、了解利用相干解调法解调幅度调制信号的方法4、编程实现基带信号为()sin(2000)2cos(1000)m t t t ππ=+，载波频率为20KHz ，仿真出SSB 信号，观察已调信号的波形及频谱。

二、实验原理SSB 调制SSB AM 产生方法一：SSB AM 产生方法二：单边带调制信号表达式为：SSB 解调用相干解调或同步解调来还原幅度调制信号。

其解调框图如下： 如图 5.45 所示，载波应该提取自输入信号，通过平方环法或 COSTAS 环方法提取。

由于这次实验是验证解调方法，假定已经获得了解调所用的载波的频率，所以直接使用调制端正弦波发生器产生的载波信号充当解调载波。

三、实验内容1、方案思路：SSB 调制1 ．将正弦波发生器（ sinusoid generator ）、组合希尔伯特变换器（来自Scicom_signalprocess 元件库）、组合移相器（来自Scicom_signalprocess 元件库）、加法器模块、乘法器模块、触发时钟（CLOCK_c）、示波器模块(MScope)、和频谱示波器（FFT）模块按图 5.46 连接。

SSB 解调1.SSB 解调实验步骤与实验七中 DSB 解调步骤相同，只是将生成 DSB 超级模块（Modulator）换成生成 SSB 超级模块（Modulator）。

2、程序及其注释说明：exec t2f.sci;exec f2t.sci;N=2^12; //采样点数fs=64; //采样速率Bs=fs/2; //系统带宽T=N/fs; //截短时间t=-T/2+[0:N-1]/fs; //时域采样点f=-Bs+[0:N-1]/T; //频域采样点fm1=1;fm2=0.5;fc=20;m=sin((2*%pi)*fm1*t)+2*cos((2*%pi)*fm2*t); //待观测波形M=t2f(m,fs); //傅里叶变换MH=-%i*sign(f).*M; //频域希尔伯特变换mh=real(f2t(MH,fs)); //希尔伯特变换后时域信号s=m.*cos((2*%pi)*fc*t)-mh.*sin((2*%pi)*fc*t);//上边带SSB信号S=t2f(s,fs); //傅里叶变换xset("window",1)plot(t,s)title("t,s") //SSB时域信号图xset("window",2)plot(f,abs(S))title("f,abs(S)") //SSB频域信号图xset("window",3)plot(t,m)title("t,m") //原函数时域信号图xset("window",4)plot(f,abs(M))title("f,abs(M)") //原函数频域信号图END3、仿真波形及频谱图：(1) 模块实现SSB 调制此项调制为下边带SSB调制，调制后信号频率为15HZ，故频谱在15HZ处有一个冲激函数。

SSB解调(2) 编程实现4、实验结果分析：SSB 调制：SSB 解调：编程：思考题：1、频谱特点为单边带，只有下边带，没有上边带2、点数与时钟一的两个参数乘积应为整数，使得希尔伯特变换较为准确第三次实验实验十二 ASK调制与解调一、实验目的1．了解幅度键控（ ASK ）调制与解调的基本组成和原理。

二、实验原理用数字基带信号去控制正弦型载波的幅度称为振幅键控（ASK）。