通信原理實驗二

1、HUNAN UNIVERSIT Y題目:數(shù)字基帶信號的波形和功率譜密度學(xué)生姓名：龍景強學(xué)生學(xué)號：201308080228專業(yè)班級：物聯(lián)2班指導(dǎo)老師：杜青松目錄1. 實驗?zāi)康?2. 實驗要求13. 實驗原理23.1單極性不歸零碼 錯誤！未定義書簽。3.2單極性歸零碼33.3雙極性不歸零碼33.4雙極性歸零碼34. 實驗方法與實驗步驟 44.1單極性不歸零二進制信號 44.2單極性歸零二進制信號 44.3雙極性不歸零二進制信號 54.4雙極性歸零二進制信號 54.5單極性不歸零四進制信號 64.6單極性不歸零八進制信號 65. 實驗結(jié)果與分析 95.1單極性不歸零二進制基帶信號 95.2單極性歸零

2、二進制基帶信號 115.3雙極性不歸零二進制基帶信號 135.4雙極性歸零二進制基帶信號 155.5單極性不歸零四進制基帶信號 175.6單極性不歸零八進制基帶信號 196. 心得與體會201. 實驗?zāi)康?、通過實驗深入理解常用數(shù)字基帶信號的波形和功率譜密度；2、掌握用MATLAB繪制常用數(shù)字基帶信號的波形和功率譜密度的方法；3、練習(xí)根據(jù)理論分析自行設(shè)計實驗方法的能力。2. 實驗要求1、產(chǎn)生單極性不歸零二進制基帶信號，畫出該信號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（單極性基帶信號的高電平為1V，表示二進制碼?！?1”；低電平為0V，表示二進制碼?！?0”）2、產(chǎn)生占空比為50%的單極性歸零二進制基

3、帶信號，畫出該信 號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（單極性基帶信號的高電平為 1V，低電平為0V; 個碼元周期內(nèi)包含高電平脈沖表示二進制碼元“ 1”，否則表示二進制碼元“ 0”）。3、產(chǎn)生雙極性不歸零二進制基帶信號，畫出該信號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（雙極性基帶信號的正電平為1V，表示二進制碼?！?1”；負電平為-1V，表示二進制碼兀“ 0”）。4、產(chǎn)生占空比為50%的雙極性歸零二進制基帶信號，畫出該信 號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（雙極性基帶信號的正電平為 1V，負電平為-1V; 一個碼元周期內(nèi)包含正電平脈沖表示二進制碼元“ 1”，包含負電平脈沖表示二進制碼元“ 0”）。5、

4、產(chǎn)生單極性不歸零四進制基帶信號，畫出該信號的時域波形 圖及其功率譜密度圖形。（四進制單極性基帶信號共有OV ,1V，2V， 3V四個電平，分別表示四進制碼元“ 0”，“ 1”，“ 2”，“ 3”）6、產(chǎn)生單極性不歸零八進制基帶信號，畫出該信號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（八進制單極性基帶信號共有0V7V八個電平，分別表示八進制碼元“ 0” “ 7”）3. 實驗原理數(shù)字信號可以直接采用基帶傳輸，所謂基帶就是指基本頻帶?；鶐鬏斁褪?在線路中直接傳送數(shù)字信號的電脈沖?；鶐鬏敃r，對于傳輸數(shù)字信號來說，使用 的方法是用不同的電壓電平來表示兩個二進制數(shù)字 ，也即數(shù)字信號由矩形脈沖組 成。我們將其劃

5、分為單極性碼和雙極性碼， 單極性碼使用正的電壓表示數(shù)據(jù)； 而 根據(jù)信號是否歸零，還可以劃分為歸零碼和非歸零碼，歸零碼碼元中間的信號回 歸到o電平，而非歸零碼遇1電平翻轉(zhuǎn)，零時不變。數(shù)字基帶信號除了二進制信號，還有四進制信號，八進制信號等。數(shù)字基帶系統(tǒng)的組成：1、單極性不歸零碼特點：發(fā)送能量大、接收信噪比較高，占用頻帶較窄；具有較高的直流和低頻成 分，不利于信道傳輸，受到信道傳輸特性和噪聲的影響， 接收端抽樣判決器難以 穩(wěn)定在最佳判決門限，在出現(xiàn)長連“0或者長連“ 1時不利于接收端位同步定時提 取。2、雙極性不歸零碼+A0-A特點：發(fā)送能量大、接收信噪比較高，占用頻帶較窄，直流和低頻成分較少，接

6、 收端抽樣判決器始終保持最佳判決門限； 在出現(xiàn)長連“（或者長連“ 1時不利于接 收端位同步定時提取。3、單極性歸零碼特點：發(fā)送能量較小、接收信噪比較低，占用頻帶較寬，具有較高的直流和低頻 成分，不利于信道傳輸，受到信道傳輸特性和噪聲的影響，接收端抽樣判決器難 以穩(wěn)定在最佳判決門限；在出現(xiàn)長連 “ 0時不利于接收端位同步定時提取，但長 連“ 1時可以實現(xiàn)接收端位同步定時提取。4、雙極性歸零碼+AA特點：發(fā)送能量較小、接收信噪比較低，占用頻帶較寬；直流和低頻成分較少， 接收端抽樣判決器始終保持最佳判決門限， 具有良好的自同步特性，即使在出現(xiàn) 長連“（或者長連“ 1時也可以實現(xiàn)接收端位同步定時提取。

7、除此之外本次實驗還畫了單極性不歸零四進制碼信號和單極性不歸零八進制碼信號，這些都跟單極性不歸零二進制碼信號差不多，只是表示信號的進制變 了一下。4. 實驗方法與實驗步驟基帶信號的時間分辨率為 0.001s （即采樣頻率為1000Hz），共產(chǎn)生2000個二進制碼元，每個碼元的持續(xù)時間為4.1單極性不歸零二進制基帶信號主要代碼：%畫時域信號波形figure(1);plot(t,st1,Li neWidth,1.5);gridon;axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel(時間(s) );ylabel( 電壓值(V);ti tle(title_str1);% 計算功率譜并畫圖figure

8、(2)fmt=fft(st1);%對時域信號進行FFT變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.A2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);gridon ;axis(-6 6 -80 0);xlabel(頻率(Hz) );ylabel( 功率譜幅度值(dB);ti tle(title_str2);4.2單極性歸零二進制基帶信號主要代碼：%畫時域信號波形figure(3);plot(t,st2,Li neWid

9、th,1.5);gridon;axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel(時間(s) );ylabel( 電壓值(V);ti tle(title_str3);% 計算功率譜并畫圖figure(4)fmt=fft(st2);%對時域信號進行FFT變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.A2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);gridon ;axis(-6 6 -80 0);xlabel(頻率(H

10、z) );ylabel( 功率譜幅度值(dB);ti tle(title_str4);4.3雙極性不歸零二進制基帶信號主要代碼：%畫時域信號波形figure(5);plot(t,st3,Li neWidth,1.5);gridon;axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel(時間(s) );ylabel( 電壓值(V);ti tle(title_str5);% 計算功率譜并畫圖figure(6)fmt=fft(st3);%對時域信號進行FFT變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.A2/Ts;maxF=max(fmt_dB)

11、;fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);gridon ;maxF = max(fmt);minF = min( fmt);axis(-6 6 -55 25);xlabel(頻率(Hz) );ylabel( 功率譜幅度值(dB);ti tle(title_str6);4.4雙極性歸零二進制基帶信號主要代碼：%畫時域信號波形figure(7);plot(t,st4,Li neWidth,1.5);gridon;axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel(時間(s) );ylabel( 電壓值(V);

12、ti tle(title_str7);% 計算功率譜并畫圖figure(8)fmt=fft(st4);%對時域信號進行FFT變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.A2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);gridon ;axis(-6 6 -55 25);xlabel(頻率(Hz) );ylabel( 功率譜幅度值(dB); ti tle(title_str8);4.5單極性不歸零四進制基帶信號主要代碼

13、：%畫時域信號波形figure(9);plot(t,st5,Li neWidth ,1.5);gridon;axis(0 20 -0.9 3.1);xlabel(時間(s) );ylabel( 電壓值(V);ti tle(title_str9);% 計算功率譜并畫圖figure(10)fmt=fft(st5);%對時域信號進行FFT變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.A2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_

14、dB);gridon ;axis(-6 6 -80 0);xlabel(頻率(Hz) );ylabel( 功率譜幅度值(dB); ti tle(title_str10);4.6單極性不歸零二八制基帶信號主要代碼：%畫時域信號波形figure(11);plot(t,st6,Li neWidth ,1.5);gridon;axis(0 20 -0.9 7.1);xlabel(時間(s) );ylabel( 電壓值(V);ti tle(title_str11);% 計算功率譜并畫圖figure(12)fmt=fft(st6);%對時域信號進行FFT變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt);

15、fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.A2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);gridon ;maxF = max(fmt);minF = min( fmt);axis(-6 6 -80 0);xlabel(頻率(Hz) );ylabel( 功率譜幅度值(dB);ti tle(title_str12);5. 實驗結(jié)果與分析5.1單極性不歸零二進制基帶信號圖5.1單極性不歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.1V1

16、.1V，波形線寬為1.5。Dah| n|離0紗凰單極性不歸霧基帶信號功率譜-6-4-20246頻率阻(HP)輕鰹MB牌岳圖5.2單極性不歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz,縱坐標范圍 為-80dB0dB。5.2單極性歸零二進制基帶信號File Edit View Iinsert Tools Desktop Window Help已 P 込 h X O X | a 02468101214161820時間里極性歸零基帶信號圖5.3單極性歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.1V1.1V，注意橫坐標、縱坐標及Ti

17、tle，波形線寬為1.5。Figure 0單極性歸雲(yún)基帶信號功率譜File Edit View Insert Tools Desktop Window H亡 IpmE舸鰹MB牌岳頻率(Hz)圖5.4單極性歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz,縱坐標范圍為-80dB0dB。5.3雙極性不歸零二進制基帶信號Figure 5File Edit View Insert Jools Desktop Window Help9已兇& fe電貳迅nin 旦雙極性不歸零基帶信號OOO0S辱出餵8 d8 o J20圖5.5雙極性不歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐

18、標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-1.1V1.1V，注意橫坐標、縱坐標及Title，波形線寬為1.5。 d J | B |Z O 凰7忌| 口 囲| Omp)舸鰹MB牌昏6頻率(Hz)雙極性不歸霧基帶信號功率譜圖5.6雙極性不歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz,縱坐標范圍為-55dB25dB。54雙極性歸零二進制基帶信號File Edit View Insert Tools Desktop Window Help口已 P | k I 決 O X-|a| B| 雙極性歸零基帶信號0246810121416 1B 20時間- -182 0 2o o

19、 o O4 O6O8 -O-1圖5.7雙極性歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-1.1V1.1V，注意橫坐標、縱坐標及Title，波形線寬為1.5。Q a fl 空 B I 曾頭電I 區(qū) Z-|3 in 口孜極性歸零基帶信號功率譜6-4-2024頻率（切mp)舸鰹MB牌昏圖5.8雙極性歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz,縱坐標范圍為-55dB25dB。55單極性不歸零四進制基帶信號File Edit view Insert Too 15 Desktop Window Help1已曾艮甥要J鳳| 口 13| O四進制單極性不歸零基芾信號0246810121416 1B 20時間圖5.9單極性不歸零四進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.9V3.1VFigure 10四逬制單極性不歸零基帶信號功率譜-4-202頻率訊刃o o O -34-SmEis鰹iI1liRI|i1II|i1I11)4P1FI11耳P1I】I1i1 L 丄圖5.10單極性不歸零四進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz,縱坐