【文章內容簡介】 號，所以模擬信號數(shù)字化是實現(xiàn)數(shù)字通信的基礎，而模數(shù)轉化的第一步就是信號的抽樣。我們的目的就是用離散值來代替模擬信號，以便于在新道中傳輸，而且由這些離散值能準確無誤地恢復原來的模擬信號。 二 原理及框圖 1 抽樣 一個頻帶限制在（0—Fm)范圍內的信號f(t),如果用頻率為fs=2fm 的脈沖序列對其進行等間隔抽樣，則抽樣信號能完全確定原信號f(t)，這也就是奈奎斯特定理。 此外實際中還有一類帶通信號，頻帶限制在（f1—f2）范圍內，此時抽樣頻率最小為 fs=2B+2(f2nB)/n,其中n為小于f2/B的最大整數(shù)。 上面的定理也可以從頻譜的角度來說明。 原理框圖 抽樣信號為 s(t)=f(t)180。d(t) f(t) 相乘 s(t) 沖激序列2 恢復 由頻譜圖標顯示的頻譜圖可知通過適當?shù)臑V波器既可恢復原信號。三 步驟 1 根據(jù)信號的抽樣及恢復定理，用Systemview軟件建立仿真電路如下： 2 元件參數(shù)的配置 Token 0，1 ，3，7 觀察點—分析窗 Token 2 ，5 采樣器（采樣頻率[2]=50Hz,[5]=40Hz) Token 4,6 保持（保持值為0） Token 8 低通濾波器（極點數(shù)=7，截止頻率=10Hz） Token 9 信號源（單位沖激信號，偏移量為0） Token 10？ 3 運行時間設置 運行時間= 采樣頻率=1000Hz 4 運行系統(tǒng) 在Systemview系統(tǒng)窗內運行該系統(tǒng)后，轉到分析窗觀察Token 0,1,3,7三個點的波形。5 功率譜 在分析窗繪出該系統(tǒng)抽樣后的功率譜。 信號抽樣及恢復運行結果1 原低通信號頻譜 2 低通信號抽樣后的頻譜 3 原帶通信號頻譜 4 帶通信號抽樣后頻譜 由上面的頻譜圖可知，所謂抽樣，實質上是對原信號的頻譜進行搬移，對信號來說做的是線性變化，其目的是對信號進行調制，以使信號適合于在信道中傳輸。如果想得到原信號，只需要根據(jù)頻譜圖，選擇適當?shù)木€性系統(tǒng)（濾波器），實現(xiàn)對頻域的操作。 實驗十一 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實驗二 一 概述由于模擬通信系統(tǒng)的抗干擾能力不能滿足實際需要，引入了數(shù)字通信，通信的根本任務是遠距離傳遞信息，因而如何準確地傳輸數(shù)字信息是數(shù)字通信的一個重要組成部分。由于未經(jīng)調制的電脈沖信號所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開始，因而稱為數(shù)字基帶信號。在某些有線信道中特別是傳輸距離不太遠的情況下，數(shù)字信號可以直接傳送。我們稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸。目前，雖然在實際使用的數(shù)字通信系統(tǒng)中基帶傳輸制不如頻帶傳輸制那樣廣泛，但是，對于基帶傳輸?shù)难芯咳匀痪哂惺种匾囊饬x。因為即使在頻帶傳輸中也同樣存在基帶傳輸問；另外，隨著數(shù)字通信技術的發(fā)展，基帶傳輸這種方式也有迅速發(fā)展的趨勢。目前，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸；第三，理論上還可以證明，任何一個采用線性調制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總可以由一個等效的基帶傳輸系統(tǒng)代替。二 原理及框圖 數(shù)字基帶系統(tǒng)主要由信號源，信道信號形成器，信道，接收濾波器以及抽樣判別器 組成。這里的信道信號形成器用來產(chǎn)生適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?，信道可以是允許基帶信號通過的媒質，接收濾波器用來接收信號和盡可能排除信道噪聲和其它干擾的；抽樣判別器則是在噪聲的背景下用來判定與再生基帶信號的?；鶐鬏斚到y(tǒng)的基本結構如下：基帶脈 信道信號 信道 接收濾 抽樣 輸出基帶沖輸入 形成器 波器 判決器 脈沖信號三 步驟 1 根據(jù)基帶傳輸系統(tǒng)的結構框圖，用Systemvie 軟件建立一個仿真電路:2 參數(shù)配置 Token 0 相加器 Token 1 高斯型噪聲 Token 2,8,14,16 信號觀察點（分析型） Token 5,13 信號觀察點（顯示當前值型） Token 9 隨機序列（頻率為1HZ，電平數(shù)為2） Token 11,15 采樣器（頻率為1HZ） Token 3 邏輯異或門 Token 4 計算算術均值（時間窗為1S） Token 6 積分器 （增益為1） Token 7 停止（當接收數(shù)據(jù)大于100 時停止系統(tǒng)仿真）3 運行時間設置 運行時間=19999S； 采樣頻率=1HZ4 運行系統(tǒng) 在Systemview系統(tǒng)窗內運行該系統(tǒng)后，轉到分析窗觀察各點的波形。5 眼圖及誤碼率 在分析窗繪出接收濾波器的輸出端的眼圖，并且在分析窗內觀察誤碼率波形圖。 數(shù)字基帶系統(tǒng)運行結果1 數(shù)字基帶系統(tǒng)接收濾波器的輸出波形 2. 沒有噪聲存在時繪出的眼圖3 4 誤碼個數(shù)積分結果5 誤碼率的平均運行估計 實驗十二 匹配濾波器 一 概述 一個通信系統(tǒng)的質量優(yōu)劣在很大程度上取決于接收系統(tǒng)的性能。這是因為，影響信息可靠傳輸?shù)牟焕蛩兀ㄐ诺捞匦缘牟焕硐爰靶诺乐写嬖谠肼暤龋⒅苯幼饔玫浇邮斩?，對信號接收產(chǎn)生影響。在信號和噪聲共同作用下，怎樣的解調系統(tǒng)才是最佳的，也就是說，設計怎樣的接收系統(tǒng)才能使噪聲對信號的影響最小，是一個通信系統(tǒng)設計時所要考慮的首要問題。而匹配濾波器在一個最佳接收系統(tǒng)中起著關鍵性的作用。二 實驗原理及框圖 所謂匹配濾波器是指輸出信噪比最大的最佳線性濾波器。下面我們來實現(xiàn)匹配濾波器的一種形式——模擬計算式動態(tài)濾波器，其原理如下： 設匹配濾波器的輸入信號(t)為： (t)= cost 0tT 0 其它t 則與該信號相匹配的線性濾波器的沖激響應h(t)為： h(t)=(T—t)=cos(T—t) 若設T=2k,k為任一整數(shù)，則 h(t)=cost 由于匹配濾波器的輸出(t)是輸入信號(t)與h(t)的卷積，則 (t)=()h(t)d =cost(t)cosd+sint(t’)sind 上述表示式可以用下圖來模擬計算。 1 根據(jù)匹配濾波器的實現(xiàn)原理框圖，用Systemview軟件建立一個仿真電電路如下圖所示： 2 元件參數(shù)配置 Token 0,1 信號源（階越信號[0]偏置為0；[1]偏置為2） Token 2,17 相加器 Token 3 取負值 Token 4,19,18 信號觀察點（分析型） Token 5,7,8,13,14 相乘器 Token 6,10,16 正弦波（頻率為5HZ） Token 9,15 余弦波（頻率為5HZ）相位180 Token 11,12 積分器 3 運行時間設置： 運行時間=2S； 采樣頻率=100HZ 4 運行系統(tǒng) 在Systemview系統(tǒng)窗內運行改系統(tǒng)后，轉到分析窗觀察4，18，19三個點的 波形。 匹配濾波器實驗結果1 信號發(fā)送端的波形2接收濾波器的輸出波形 由上面的接收濾波器的輸出波形可知：有用信號的功率在某一點達到最大值。在數(shù)字通信中使輸出信噪比在某一特定時刻達到最大具有特別重大的意義，因為數(shù)字傳輸中我們最關心的是能否在噪聲的背景下正確地判斷信號。例如在二進制數(shù)字調制中，我們只需要在一段接收信號內判斷兩種可能信號中出現(xiàn)地是哪一種。顯然，在判斷時刻地信噪比愈高，愈有利于作出正確地判決。所以，匹配濾波器在數(shù)字接收系統(tǒng)中具有十分重要地作用。 實驗十三 幅移鍵控ASK 一概述 為使發(fā)送的數(shù)字信號適合于在帶通信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進行調制。類似于模擬調制，數(shù)字調制也有三種基本的方式：分別用正弦波的幅度、頻率、相位來傳遞數(shù)字信號。我們首先來看一下幅移鍵控—載波的幅度隨著調制信號而變化。最簡單的形式是載波在二進制信號1或0控制下通或斷，這種二進制幅度鍵控的方式稱為通—斷鍵控（OOK）。本實驗采用這種方式。二 原理及框圖 1. 調制部分：設信息源發(fā)出的是由二進制符號0、1組成的序列，則一個二進制的振幅鍵控信號可以表示成一個單極性矩形脈沖序列與一個正弦載波的相乘。所以二進制幅度鍵控調制器可用一個相乘器來實現(xiàn)。 OOK信號表達式： (t)=a(n)180。Acos(t) A: 載波幅度 ：載波頻率 a(n)：二進制數(shù)字信號 原理框圖： 基帶信號a(n) 相乘器 調制信號Sook(t) 載波 Acos(t) ：解調有相干和非相干兩種。非相干系統(tǒng)設備簡單，但在信噪比較小時，相干系統(tǒng)的性能優(yōu)于非相干系統(tǒng)。這里采用相干解調。 原理框圖： Sook(t) 相乘器 低通濾波器 解調信號226。(n) 載波 Acos(t)三 步驟1. 根據(jù)ASK調制與解調原理,用Systemview軟件建立一個仿真電路如下: 圖表 2 Ask 仿真電路2. 元件參數(shù)配置 Token 0,9 載波—正弦信號（頻率=20HZ） Token 1 基帶信號—PN序列（頻率=10HZ，電平數(shù)為2） Token 2,8 相乘器 兩者直接相連，跨過中間的分析窗 Token 3,4,11 信號觀察點—系統(tǒng)窗（Graphic SystemView）Token 6 階越信號（幅度=1，偏移為0）Token 7