北京郵電大學(xué)通信原理軟件實(shí)驗(yàn)報(bào)告(已修改)
2024-08-20 02:01 本頁(yè)面
【正文】 《通信原理軟件》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 專 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 2011211118姓 名 朱博文 學(xué) 號(hào) 2011210511 報(bào)告日期 58 / 58基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：第一次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 時(shí)域仿真精度分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解時(shí)域取樣對(duì)仿真精度的影響2. 學(xué)會(huì)提高仿真精度的方法二、實(shí)驗(yàn)原理一般來(lái)說(shuō)，任意信號(hào)s(t)是定義在時(shí)間區(qū)間上的連續(xù)函數(shù)，但所有計(jì)算機(jī)的CPU 都只能按指令周期離散運(yùn)行，同時(shí)計(jì)算機(jī)也不能處理這樣一個(gè)時(shí)間段。為此將把s(t)截短，按時(shí)間間隔均勻取樣，仿真時(shí)用這個(gè)樣值集合來(lái)表示信號(hào) s(t)。△t反映了仿真系統(tǒng)對(duì)信號(hào)波形的分辨率，△t越小則仿真的精確度越高。據(jù)通信原理所學(xué)，信號(hào)被取樣以后，對(duì)應(yīng)的頻譜是頻率的周期函數(shù)，才能保證不發(fā)生頻域混疊失真，這是奈奎斯特抽樣定理。設(shè)為仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)帶寬。如果在仿真程序中設(shè)定的采樣間隔是，那么不能用此仿真程序來(lái)研究帶寬大于的信號(hào)或系統(tǒng)。換句話說(shuō)，就是當(dāng)系統(tǒng)帶寬一定的情況下，信號(hào)的采樣頻率最小不得小于2*f，如此便可以保證信號(hào)的不失真，在此基礎(chǔ)上時(shí)域采樣頻率越高，其時(shí)域波形對(duì)原信號(hào)的還原度也越高，信號(hào)波形越平滑。也就是說(shuō)，要保證信號(hào)的通信成功，必須要滿足奈奎斯特抽樣定理，如果需要觀察時(shí)域波形的某些特性，那么采樣點(diǎn)數(shù)越多，可得到越真實(shí)的時(shí)域信號(hào)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方案思路： 通過(guò)改變?nèi)↑c(diǎn)頻率觀察示波器顯示信號(hào)的變化 程序及其注釋說(shuō)明： 仿真波形及頻譜圖：Period=Period=實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：以上兩圖區(qū)別在于示波器取點(diǎn)頻率不同，第二幅圖取點(diǎn)頻率低于第一幅圖，導(dǎo)致示波器在畫(huà)圖時(shí)第二幅圖不如第一幅圖平滑。四、思考題1. 兩幅圖中第一幅圖比第二幅圖更加平滑，因?yàn)榈谝环鶊D中取樣點(diǎn)數(shù)更多2. ，因?yàn)槿↑c(diǎn)處函數(shù)值均為0實(shí)驗(yàn)三 頻域仿真精度分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?16。 理解 DFT 的數(shù)學(xué)定義及物理含義；學(xué)會(huì)應(yīng)用 FFT 模塊進(jìn)行頻譜分析；進(jìn)一步加深對(duì)計(jì)算機(jī)頻域仿真基本原理以及方法的學(xué)習(xí)掌握。二、實(shí)驗(yàn)原理在通信系統(tǒng)仿真中，經(jīng)常要用有限長(zhǎng)序列來(lái)模擬實(shí)際的連續(xù)信號(hào)，用有限長(zhǎng)序列的 DFT來(lái)近似實(shí)際信號(hào)的頻譜。DFT 只適用于有限長(zhǎng)序列，在進(jìn)行信號(hào)的頻譜分析時(shí)，它的處理結(jié)果會(huì)含有一定的偏差。下面分析一下 DFT 對(duì)信號(hào)頻譜分析的影響。注意處理好時(shí)域混疊和頻域混疊；注意頻譜泄露。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方案思路將正弦波發(fā)生器 （sinusoid generator）、觸發(fā)時(shí)鐘（CLOCK_c）和頻譜示波器模塊按圖 所示連接。 參數(shù)設(shè)置見(jiàn)講義。設(shè)計(jì)模板三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸入緩沖區(qū)大小為4096，窗口類型:1輸入緩沖區(qū)大小為40960 窗口類型：1輸入緩沖區(qū)大小為40960，窗口類型：3實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 窗函數(shù)的類型和寬度是影響插值FFT算法分析精度的主要原因．這里的寬度體現(xiàn)為FFT size，也就是講義中所說(shuō)的size of input buffer。 具體為: 當(dāng)窗口類型一致的情況下，F(xiàn)FT size 越大，得到的頻譜的諧波分量越多，頻譜主瓣變得很尖銳；而FFT size一致的時(shí)候，窗口類型對(duì)頻譜的影響不太大，主瓣寬度基本一致，幅度基本一樣，諧波分量也基本一樣。但是，這些都有不同程度的頻譜泄露現(xiàn)象，只是加窗不同，對(duì)泄露的處理結(jié)果也就不同。也就是說(shuō)，F(xiàn)FT size是主要影響因素。思考題：取樣點(diǎn)數(shù)增加，窗口寬度變長(zhǎng)，導(dǎo)致更多的諧波分量進(jìn)入頻譜中。頻譜的主瓣寬度增加，高頻諧波分量減少。因?yàn)椴捎昧瞬煌拇昂瘮?shù)，不同的窗函數(shù)對(duì)信號(hào)的濾波特性是不一致的。3. 將 FFT 模塊中的參數(shù) Type of window 改成 2 和 4，觀察仿真結(jié)果的變化，解釋其原因。 答：頻譜變得越來(lái)越平滑，主要是因?yàn)闉V去了更多的諧波分量。2號(hào)窗4號(hào)窗實(shí)驗(yàn)五 取樣和重建一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊佣ɡ淼脑?，取樣后的信?hào)如何恢復(fù)原信號(hào)；了解取樣時(shí)鐘的選取。二、實(shí)驗(yàn)原理 數(shù)字信號(hào)是通過(guò)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、量化和編碼得到的，模擬信號(hào)是時(shí)間和幅度都連續(xù)的信號(hào)，記作 x(t)。采樣的結(jié)果是產(chǎn)生幅度連續(xù)而時(shí)間離散的信號(hào)，這樣的信號(hào)常被稱為采樣數(shù)據(jù)信號(hào)。 原理如下： 低通采樣定理：如果采樣頻率，那么帶限信號(hào)就可以無(wú)差錯(cuò)地通過(guò)其采樣信號(hào)恢復(fù)。 模型： 具體原理見(jiàn)講義。在滿足采樣定理?xiàng)l件的情況下，初始輸入信號(hào)可以從這些抽樣值中恢復(fù)出來(lái)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方案思路1. 脈沖信號(hào)產(chǎn)生器（Pulse generator, 來(lái)自 Sci_sources 元件庫(kù)）、正弦波發(fā)生器（sinusoid generator）、模擬低通濾波器（analog low pass filter）、直流發(fā)生器 DC、觸發(fā)時(shí)鐘（CLOCK_c）、乘法器、示波器模塊（MScope）、頻譜示波器（FFT）模塊按圖 所示連接。參數(shù)設(shè)置：Sci_sources: clock_c①Period: Init time:Sci_sources: clock_c②Period: Init time:Sci_sources:Pulse generatorTime in High State: Period:其他參數(shù)缺省設(shè)置Sci_sources:sinusoid generatorMagnitude:1 Frequency:*2*%pi phase:0Sci_Filter:analog low pass fil
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