【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 filter 用來(lái)濾掉信號(hào)中高于截止頻率的信號(hào)分量，保留在同代內(nèi)的信號(hào)分量 Order: 4 cutoff frequency: 2*2*%pi 其余默認(rèn)值 7 Sci_sinks: FFT 對(duì)輸入信號(hào)做 FFT 運(yùn)算，觀察頻域特性 Sample period: Size of input buffer:40960 其余默認(rèn)值 8 Sci_sinks: MSCOPE 在系統(tǒng)仿真運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)時(shí) 地顯示出多路輸入信號(hào)的時(shí)域波形。 Input ports:1 1 Ymin: Ymax: Refresh period: 20 其余默認(rèn)值 9 AM Modulator 輸入兩路信號(hào)分別為信號(hào)和調(diào)制載波，進(jìn)行幅度調(diào)制 設(shè)置為默認(rèn)值 10 AM Demodulator 對(duì)輸入的 AM 信號(hào)進(jìn)行非相干解調(diào) 設(shè)置為默認(rèn)值 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 DSB結(jié)果： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 29 / 69 AM 結(jié)果： SSB 結(jié)果： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 30 / 69 FM 結(jié)果： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 31 / 69 思考題 (1) 在相同噪聲條件下，觀察并記錄 AM調(diào)制 與 DSB調(diào)制的解調(diào)波形，并對(duì)兩種通信系統(tǒng)的抗噪聲性能加以分析。 a) 在 DSB 調(diào)制的結(jié)果： 調(diào)制超級(jí)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 解調(diào)超級(jí)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 解調(diào)結(jié)果的波形輸出： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 32 / 69 在 AM調(diào)制的結(jié)果： b) 調(diào)制超級(jí)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 33 / 69 解調(diào)超級(jí)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 和 DSB 的部分一樣 。 解調(diào)結(jié)果的波形輸出： c) 抗噪聲性能分析 從圖觀察可得， am解調(diào)后的信號(hào)和原來(lái)的信號(hào)更像一些，所以 am的抗噪聲性能比 DSB的抗噪聲性能好一些。 (2)修改調(diào)制和解調(diào)方式，驗(yàn)證哪種調(diào)制方式抗噪聲性能更好？ a) 在 SSB 調(diào)制的結(jié)果： 調(diào)制超級(jí)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 34 / 69 解調(diào)超級(jí)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 35 / 69 解調(diào)結(jié)果的波形輸出： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 36 / 69 對(duì)比結(jié)果說(shuō)明 am調(diào)制的的抗噪聲性能更好。 (3)高斯白噪聲的另一個(gè)特性是符合正態(tài)分布，那么請(qǐng)畫(huà)出生成信號(hào)的概率分布圖，驗(yàn)證是否符合正態(tài)分布特性。 a) 用直方圖數(shù)據(jù)處理器畫(huà)出概率分布圖 b) 概率分布圖結(jié)果 如圖所示，可見(jiàn)， 高斯白噪聲是符合正態(tài)分布的。 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 不同的調(diào)制與解調(diào)方式受到噪聲的影響是不同的，相比之下， AM 要比 DSB 和 SSB 都要更穩(wěn)定，更好。 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 37 / 69 實(shí)驗(yàn) 五 取樣和重建 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解取樣定理的原理，取樣后的信號(hào)如何恢復(fù)原信號(hào) 了解取樣時(shí)鐘的選取 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(chēng)為采樣數(shù)據(jù)信號(hào)。 下面主要介紹一下低通采樣原理： 低通采樣原理：如果采樣頻率 大于 2 （ 是帶限信號(hào)的截止頻率），那么帶限信號(hào)就可以無(wú)差錯(cuò)的通過(guò)其采樣信號(hào)恢復(fù)。 分析如下： 從時(shí) 間連續(xù)的信號(hào) x(t)到數(shù)字信號(hào)的第一步就是，對(duì) x(t)進(jìn)行等時(shí)間間隔采樣，得到采樣值 。參數(shù) 是采樣周期，其倒數(shù)就是采樣頻率 。 采樣操作的模型如下圖所示： 采樣信號(hào) 是用信號(hào) x(t)乘以周期脈沖 p(t)來(lái)產(chǎn)生的。也即 信號(hào) p(t)叫采樣函數(shù)。假定采樣函數(shù)為窄脈沖，其取值為 0 或 1，因此，當(dāng) p(t)=1 時(shí)，；而當(dāng) p(t)=0 時(shí)， 。由 此可以看到，采樣函數(shù) p(t)只有周期是重要的，而其波形是任意的。 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 38 / 69 由于 p(t)是周期信號(hào)，可以用傅里葉級(jí)數(shù)表示為 上式中的傅里葉級(jí)數(shù)由下式給出： 將上式帶入式 中得到采樣后的信號(hào)為： 由此得，采樣信號(hào)的傅里葉變化為： 變換上式中的積分求和順序，有 由于連續(xù)信號(hào) x(t)的傅里葉變換為 則由上式得采樣信號(hào)的傅里葉變換為 實(shí)驗(yàn) 方案 脈沖信號(hào)產(chǎn)生器、正弦波發(fā)生器、模擬低通濾波器、直流發(fā)生器 DC、觸發(fā)時(shí)鐘、乘法器、示波器模塊、頻譜示波器按圖 。 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 39 / 69 實(shí)驗(yàn) 使用的模塊及其使用說(shuō)明 （ 1）系統(tǒng)各模塊的參數(shù)設(shè)置 序號(hào) 模塊名稱(chēng) 實(shí)現(xiàn)功能 使用說(shuō)明（參數(shù)設(shè)置） 1 Sci_source:clock_c 為系統(tǒng)提供周期性的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào) Period:,Init time: 2 Sci_source:clock_c 為系統(tǒng)提供周期性的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào) Period:,Init time: 3 Sci_source: Pulse generator 產(chǎn)生脈沖信號(hào) Time in High State: Period: 其余默認(rèn)值 4 Sci_source: sinusoid generator 生成已設(shè)定好參數(shù)的正弦波 Magnitude: 1 , Frequency: *2*%pi , Phase:0 5 Sci_Filter: analog low pass filter 用來(lái)濾掉信號(hào)中高于截止頻率的信號(hào)分量，保留在同代內(nèi)的信號(hào)分量 Order: 7 cutoff frequency: *2*%pi 其余默認(rèn)值 6 Sci_source: Constant 對(duì)信號(hào)線(xiàn)性放大倍數(shù) Constant: 100 7 Sci_sinks: MSCOPE 在系統(tǒng)仿真運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)時(shí)地顯示出多路輸入信號(hào)的時(shí)域Input ports:1 1 1 Ymin: 2 2 2 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 40 / 69 波形。 Ymax: 2 2 2 Refresh period: 10 10 10 其余默認(rèn)值 8 Sci_sinks: FFT 對(duì)輸入信號(hào)做 FFT 運(yùn)算，觀察頻域特性 Output window number:1 Sample period: Size of input buffer:40960 Y axis units(U^2: 0,dB:1):1 其余默認(rèn)值 9 Sci_sinks: FFT 對(duì)輸入信號(hào)做 FFT 運(yùn)算，觀察頻域特性 Output window number:2 Sample period: Size of input buffer:40960 Y axis units(U^2: 0,dB:1):1 其余默認(rèn)值 （ 2）按照表 所示方式改變采樣函數(shù)的占空比 序號(hào) 模塊名稱(chēng) 實(shí)現(xiàn)功能 使用說(shuō)明（參數(shù)設(shè)置） 1 Sci_source:clock_c 為系統(tǒng)提供周期性的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào) Period:,Init time: 2 Sci_source:clock_c 為系統(tǒng)提供周期性的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào) Period:,Init time: 3 Sci_source: Pulse generator 產(chǎn)生脈沖信號(hào) Time in High State: Period: 其余默認(rèn)值 4 Sci_source: sinusoid generator 生成 已設(shè)定好參數(shù)的正弦波 Magnitude: 1 , Frequency: *2*%pi , Phase:0 5 Sci_Filter: analog low pass filter 用來(lái)濾掉信號(hào)中高于截止頻率的信號(hào)分量，保留在同代內(nèi)的信號(hào)分量 Order: 7 cutoff frequency: *2*%pi 其余默認(rèn)值 6 Sci_source: Constant 對(duì)信號(hào)線(xiàn)性放大倍數(shù) Constant: 5 7 Sci_sinks: 在系統(tǒng)仿真運(yùn)行的同時(shí)， 實(shí)時(shí) Input ports:1 1 1 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 41 / 69 MSCOPE 地顯示出多路輸入信號(hào)的時(shí)域波形。 Ymin: 2 2 2 Ymax: 2 2 2 Refresh period: 10 10 10 其余默認(rèn)值 8 Sci_sinks: FFT 對(duì)輸入信號(hào)做 FFT 運(yùn)算，觀察頻域特性 Output window number:1 Sample period: Size of input buffer:40960 Y axis units(U^2: 0,dB:1):1 其余默認(rèn)值 9 Sci_sinks: FFT 對(duì)輸入信號(hào)做 FFT 運(yùn)算，觀察頻域特性 Output window number:2 Sample period: Size of input buffer:40960 Y axis units(U^2: 0,dB:1):1 其余默認(rèn)值 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （ 1） 記錄實(shí)驗(yàn)仿真波形 仿真結(jié)果如圖 所示： （ a） 時(shí)域仿真波形 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 42 / 69 （ b） FFT(1)取樣信號(hào)功率譜圖 （ c） 取樣信號(hào)功率譜圖放大部分 （ d） FFT(2)重建信號(hào)功率譜圖 圖 根據(jù)參數(shù)表 的實(shí)驗(yàn)仿真波形 占空比為 時(shí)， 模塊 連接圖如下圖所示： 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 43 / 69 仿真結(jié)果如圖所示： （ a） 時(shí)域仿真波形 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 2021212731 44 / 69 （ b） FFT(1)取樣信號(hào)功率譜圖 （ c） 取樣信號(hào)功率譜圖放大部分 （ d） FFT(2)重建信號(hào)功率譜圖 根據(jù)參數(shù)表 的實(shí)驗(yàn)仿真波形 思考題 （ 1） 分析圖 （ b）和圖 （ b）有何區(qū)別，并解釋原因。 觀察時(shí)域和頻域之間轉(zhuǎn)換時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)時(shí)域上采樣占空比變大，采樣得到的圖形會(huì)更加接近原來(lái)的圖形，這樣得到的頻譜就會(huì)和實(shí)際信號(hào)越接近。我們可以看到重建信號(hào)功率譜圖的形狀是光滑下降的形狀，所以在占空比增大以后，取樣信號(hào)功率譜圖變得更加接近原來(lái)的功率 譜圖，所以低頻部分處和高頻部分也是呈現(xiàn)下降的形狀。 （ 2） 觀察圖 中信號(hào)時(shí)域采樣后，其對(duì)應(yīng)的頻譜周期延拓現(xiàn)象，其周期是多少？ 觀察圖像可得頻譜周期延拓的周期大概是 。 北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 徐欣雨 20212