北邮通信原理软件实验报告

北邮通信原理软件实验报告题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告北京邮电大学通信原理软件实验1目录实验一：抽样定理...........................................................................................................................2一、实验目的...................................................................................................................2二、实验原理...................................................................................................................2三、实验步骤...................................................................................................................3四、实验结果...................................................................................................................4五、实验讨论...................................................................................................................6实验二：验证奈奎斯特第一准则...................................................................................................7一、实验目的...................................................................................................................7二、实验原理...................................................................................................................7三、实验步骤...................................................................................................................9四、实验结果.................................................................................................................10五、实验讨论.................................................................................................................12实验三：16QAM调制与解调..........................................................................................................15一、实验目的.................................................................................................................15二、实验原理.................................................................................................................15三、实验步骤.................................................................................................................17四、实验结果.................................................................................................................18五、实验讨论.................................................................................................................23实验意见与建议.............................................................................................................................23北京邮电大学通信原理软件实验2实验一：抽样定理一、实验目的1、验证抽样定理：设时间连续信号f（t），其最高截止频率为fm，如果用时间间隔为T=1/2fm的开关信号对f（t）进行抽样时，则f（t）就可被样值信号唯一地表示。2、降低或提高抽样频率，观察对系统的影响二、实验原理抽样定理：设时间连续信号f（t），其最高截止频率为fm，如果用时间间隔为T=1/2fm的开关信号对f（t）进行抽样时，则f（t）就可被样值信号唯一地表示。抽样定理示意图：图一抽样定理示意图从图中可以看出，当𝑓𝑐≥2𝑓𝑚时，不会发生频域混叠现象，使用一个匹配的低通滤波器即可无失真的恢复出原信号，当𝑓𝑐2𝑓𝑚时，会发生频域混叠现象，这时，已经无法将原信号恢复出来。实验所需模块连接图如下所示：图二模块连接图北京邮电大学通信原理软件实验3元件编号属性类型参数设置0,1,2SourceSinusiodAmp=1V；Rate=10,12,14Hz3Adder——————5Multipler——————7OperatorLinearSysButterworth,5Poles,fc=14Hz4,8,9Sink——————仿真时长设置为1Sec，仿真速率为1000Hz。首先利用三个正弦波信号源产生三个正弦波，其频率分别为10hz，12hz，14hz，再利用脉冲发生器产生抽样脉冲，将脉宽设置为1e-3sec，脉冲频率分别设置为20hz，30hz，40hz。对三个信号做加法，所得信号的最高频率为14hz，然后令该信号与抽样脉冲相乘，得到的结果即为时间离散的抽样序列。最后将抽样序列通过五阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率14hz，将恢复信号与原信号作比较，比较不同抽样频率带来的影响。三、实验步骤（1）按照实验所需模块连接图，连接各个模块（2）设置各个模块的参数：①信号源部分：我们使用三个正弦波信号源产生三个正弦波，其频率分别为10hz，12hz，14hz图三信号源设置示意图②抽样脉冲发生器：利用脉冲发生器产生抽样脉冲，将脉宽设置为1e-3sec，脉冲频率设置为30hz图四抽样脉冲发生器设置示意图北京邮电大学通信原理软件实验4③低通滤波器：五阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率14hz图五低通滤波器设置示意图（3）观察输出波形，更改抽样脉冲发生器的频率，比较试验结果。四、实验结果（1）当抽样频率为30hz，𝑓𝑐≥2𝑓𝑚时图六采样频率为30hz波形图图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。根据以上实验结果，我们可知，当𝑓𝑐≥2𝑓𝑚（本处为略大于）时，可以由抽样序列唯一的恢复原信号。（原信号的最高频率𝑓𝑚=14hz）（2）当抽样频率为40hz，𝑓𝑐2𝑓𝑚时图七采样频率为40hz波形图北京邮电大学通信原理软件实验5图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。根据以上实验结果，我们可知，当𝑓𝑐2𝑓𝑚时，可以由抽样序列唯一的恢复原信号。（原信号的最高频率𝑓𝑚=14hz）（3）当抽样频率为20hz，𝑓𝑐2𝑓𝑚时图八采样频率为20hz波形图图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。根据以上实验结果，我们可知，当𝑓𝑐2𝑓𝑚时，输出信号发生较大的失真，已经无法恢复原信号。（原信号的最高频率𝑓𝑚=14hz）（4）当抽样频率为30hz，将抽样脉冲的脉宽加大（15e-3sec）图九抽样脉冲的脉宽加大后波形图图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。根据以上实验结果，我们可知，抽样序列的脉宽过大时，会导致采样信号的时间离散型不好，但是根据新的这样的采样信号，还是可以恢复出原信号的。（原信号的最高频率𝑓𝑚=14hz）北京邮电大学通信原理软件实验6（5）当抽样频率为30hz，低通滤波器的阶数降低（降低到2阶）图十滤波器阶数不足时的波形图图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。根据以上实验结果，我们可知，由于采样频率接近于2fm，所以当滤波器的带外特性不好，衰减过慢的时候，高频的信号不能保证完全滤除。这时候恢复的信号也是失真的。（原信号的最高频率𝑓𝑚=14hz）五、实验讨论从实验结果可以看出，抽样频率为30hz，原信号的频率为14hz，满足抽样定理。抽样后的信号通过低通滤波器后，恢复出的信号波形与原基带信号相同，可以无失真的恢复原信号。当抽样频率为40hz时，依然满足抽样定理，此时也可以无失真的恢复原信号。当抽样频率为20hz时，不满足抽样定理，此时由于频域混叠现象，输出信号发生了较大的失真，不可以无失真的恢复原信号。由此可知，如果每秒对基带模拟信号均匀抽样不少于2𝑓𝑚次，则所得样值序列含有原基带信号的全部信息，从该样值序列可以无失真地恢复成原来的基带信号。验证了抽样定理。另外，要选择过渡带宽较小的滤波器，减小信号带外因素的影响。通过本次实验，我加深了对于抽样定理的理解，也初步掌握了SystemView的使用，对于通信原理的课程学习带来很大的帮助。北京邮电大学通信原理软件实验7实验二：验证奈奎斯特第一准则一、实验目的1、验证奈奎斯特第一准则，观察当系统不符合奈奎斯特准则时，出现的码间干扰现象。2、逐渐加入噪声，观察噪声和码间干扰对解调的影响。加深对课本知识的理解。二、实验原理1、奈奎斯特第一准则图一奈奎斯特定理示意图满足无码间串扰传输的基带传输特性应为：其物理意义是，把传递函数在f轴上以2π/𝑇𝑠为间隔切开，然后分段沿轴平移到区间(−𝜋𝑇𝑠,𝜋𝑇𝑠)内，将它们叠加起来，结果应当为一水平直线段(某一常数)。2、升余弦滚降信号图二升余弦滤波器频谱特性ssiseqTTCTiHH,0,)2(常数北京邮电大学通信原理软件实验8升余弦滚降信号：其频域过渡特性是以π𝑇𝑠为中心，具有奇对称升余弦状。(简称升余弦信号)升余弦滚降信号数学表达式：升余弦滚降系统特点：（1）满足抽样值上无串扰的传输条件；（2）尾部衰减较快(与𝑡