通信原理實(shí)驗(yàn)二.docx

1、HUNAN UNIVERSITY通信原理課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：數(shù)字基帶信號(hào)的波形和功率譜密度學(xué)生姓名：龍景強(qiáng)學(xué)生學(xué)號(hào)：2專(zhuān)業(yè)班級(jí)：物聯(lián) 2班指導(dǎo)老師：杜 青松目 錄1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.實(shí)驗(yàn)要求13.實(shí)驗(yàn)原理23.1 單極性不歸零碼錯(cuò)誤 ! 未定義書(shū)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(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)步驟44.1 單極性不歸零二進(jìn)制信號(hào)44.2 單極性歸零二進(jìn)制信號(hào)44.3 雙極性不歸零二進(jìn)制信號(hào)54.4 雙極性歸零二進(jìn)制信號(hào)54.5 單極性不歸零四進(jìn)制信號(hào)64.6 單極性不歸零八進(jìn)制信號(hào)65.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析95.1 單極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)95.2 單極性歸零

2、二進(jìn)制基帶信號(hào)115.3 雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)135.4 雙極性歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)155.5 單極性不歸零四進(jìn)制基帶信號(hào)175.6 單極性不歸零八進(jìn)制基帶信號(hào)196.心得與體會(huì)201.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)深入理解常用數(shù)字基帶信號(hào)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(hào)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(jì)實(shí)驗(yàn)方法的能力。2.實(shí)驗(yàn)要求1、產(chǎn)生單極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)，畫(huà)出該信號(hào)的時(shí)域波形圖及其功率譜密度圖形。（單極性基帶信號(hào)的高電平為1V ，表示二進(jìn)制碼元“ 1”；低電平為 0V，表示二進(jìn)制碼元“ 0”）2、產(chǎn)生占空比為50%的單極性歸零二進(jìn)制基

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

4、單極性不歸零四進(jìn)制基帶信號(hào)，畫(huà)出該信號(hào)的時(shí)域波形圖及其功率譜密度圖形。 （四進(jìn)制單極性基帶信號(hào)共有0V ，1V，2V ，3V 四個(gè)電平，分別表示四進(jìn)制碼元“0”，“ 1”，“ 2”，“ 3”）6、產(chǎn)生單極性不歸零八進(jìn)制基帶信號(hào)，畫(huà)出該信號(hào)的時(shí)域波形圖及其功率譜密度圖形。（八進(jìn)制單極性基帶信號(hào)共有0V7V 八個(gè)電平，分別表示八進(jìn)制碼元“0”“ 7”）3.實(shí)驗(yàn)原理數(shù)字信號(hào)可以直接采用基帶傳輸 ,所謂基帶就是指基本頻帶。基帶傳輸就是在線路中直接傳送數(shù)字信號(hào)的電脈沖。 基帶傳輸時(shí) ,對(duì)于傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō) ,使用的方法是用不同的電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字 ,也即數(shù)字信號(hào)由矩形脈沖組成。我們將其劃分為單

5、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(hào)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(hào)回歸到 0 電平，而非歸零碼遇 1 電平翻轉(zhuǎn)，零時(shí)不變。數(shù)字基帶信號(hào)除了二進(jìn)制信號(hào)，還有四進(jìn)制信號(hào)，八進(jìn)制信號(hào)等。數(shù)字基帶系統(tǒng)的組成 ：1、單極性不歸零碼特點(diǎn)：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(mén)限， 在出現(xiàn)長(zhǎng)連 “0或”者長(zhǎng)連 “1時(shí)”不利于接收端位同步定時(shí)提取。2、雙極性不歸零碼特點(diǎn)：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，接收

6、端抽樣判決器始終保持最佳判決門(mén)限； 在出現(xiàn)長(zhǎng)連 “0或”者長(zhǎng)連 “1”不利于接時(shí)收端位同步定時(shí)提取。3、單極性歸零碼特點(diǎn)：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(mén)限；在出現(xiàn)長(zhǎng)連 “0時(shí)”不利于接收端位同步定時(shí)提取，但長(zhǎng)連 “1時(shí)”可以實(shí)現(xiàn)接收端位同步定時(shí)提取。4、雙極性歸零碼特點(diǎn)：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(mén)限，具有良好的自同步特性， 即使在出現(xiàn)長(zhǎng)連 “0或”者長(zhǎng)連 “1時(shí)”也可以實(shí)現(xiàn)接收端位同步定時(shí)提取。除此

7、之外本次實(shí)驗(yàn)還畫(huà)了單極性不歸零四進(jìn)制碼信號(hào)和單極性不歸零八進(jìn)制碼信號(hào)，這些都跟單極性不歸零二進(jìn)制碼信號(hào)差不多， 只是表示信號(hào)的進(jìn)制變了一下。4.實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)步驟基帶信號(hào)的時(shí)間分辨率為0.001s（即采樣頻率為1000Hz），共產(chǎn)生 2000 個(gè)二進(jìn)制碼元，每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間為1 秒。4.1 單極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)主要代碼：% 畫(huà)時(shí)域信號(hào)波形figure(1);plot(t,st1,LineWidth,1.5);gridon ;axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel( 時(shí)間 (s);ylabel( 電壓值 (V);title(title_str1);%計(jì)算功率譜并畫(huà)圖figu

8、re(2)fmt=fft(st1);% 對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 變換，計(jì)算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/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);title(title_str2);4.2 單極性歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)主要代碼：% 畫(huà)時(shí)域信號(hào)波形figure(3);plot(t,st2,Line

9、Width,1.5);gridon ;axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel( 時(shí)間 (s);ylabel( 電壓值 (V);title(title_str3);%計(jì)算功率譜并畫(huà)圖figure(4)fmt=fft(st2);% 對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 變換，計(jì)算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/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(

10、 頻率 (Hz);ylabel( 功率譜幅度值(dB);title(title_str4);4.3 雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)主要代碼：% 畫(huà)時(shí)域信號(hào)波形figure(5);plot(t,st3,LineWidth,1.5);gridon ;axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel( 時(shí)間 (s);ylabel( 電壓值 (V);title(title_str5);%計(jì)算功率譜并畫(huà)圖figure(6)fmt=fft(st3);% 對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 變換，計(jì)算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fm

11、t_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 -55 25);xlabel( 頻率 (Hz);ylabel( 功率譜幅度值(dB);title(title_str6);4.4 雙極性歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)主要代碼：% 畫(huà)時(shí)域信號(hào)波形figure(7);plot(t,st4,LineWidth,1.5);gridon ;axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel( 時(shí)間 (s);ylabel( 電壓

12、值 (V);title(title_str7);%計(jì)算功率譜并畫(huà)圖figure(8)fmt=fft(st4);% 對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 變換，計(jì)算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/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);title(title_str8);4.5 單極性不歸零四進(jìn)制基帶信號(hào)

13、主要代碼：% 畫(huà)時(shí)域信號(hào)波形figure(9);plot(t,st5,LineWidth,1.5);gridon ;axis(0 20 -0.9 3.1);xlabel( 時(shí)間 (s);ylabel( 電壓值 (V);title(title_str9);%計(jì)算功率譜并畫(huà)圖figure(10)fmt=fft(st5);% 對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 變換，計(jì)算其頻譜fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,

14、fmt_dB);gridon ;axis(-6 6 -80 0);xlabel( 頻率 (Hz);ylabel( 功率譜幅度值(dB);title(title_str10);4.6 單極性不歸零二八制基帶信號(hào)主要代碼：% 畫(huà)時(shí)域信號(hào)波形figure(11);plot(t,st6,LineWidth,1.5);gridon ;axis(0 20 -0.9 7.1);xlabel( 時(shí)間 (s);ylabel( 電壓值 (V);title(title_str11);%計(jì)算功率譜并畫(huà)圖figure(12)fmt=fft(st6);% 對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT 變換，計(jì)算其頻譜fmt=fftshift(f

15、mt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/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);title(title_str12);5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5.1 單極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)圖 5.1 單極性不歸零二進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時(shí)間范圍為 020s，縱坐標(biāo)范圍為 -

16、0.1V1.1V ，波形線寬為 1.5。圖 5.2 單極性不歸零二進(jìn)制信號(hào)功率譜功率譜密度采用歸一化dB 形式，顯示的橫坐標(biāo)頻率范圍為-66Hz，縱坐標(biāo)范圍為 -80dB0dB。5.2 單極性歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)圖 5.3 單極性歸零二進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時(shí)間范圍為020s，縱坐標(biāo)范圍為 -0.1V1.1V ，注意橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)及Title，波形線寬為1.5。圖 5.4 單極性歸零二進(jìn)制信號(hào)功率譜功率譜密度采用歸一化dB 形式，顯示的橫坐標(biāo)頻率范圍為-66Hz，縱坐標(biāo)范圍為-80dB0dB。5.3 雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)圖 5.5 雙極性不歸零二進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)域波形圖顯示的橫坐

17、標(biāo)時(shí)間范圍為020s，縱坐標(biāo)范圍為 -1.1V1.1V ，注意橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)及Title，波形線寬為1.5。圖 5.6 雙極性不歸零二進(jìn)制信號(hào)功率譜功率譜密度采用歸一化dB 形式，顯示的橫坐標(biāo)頻率范圍為-66Hz，縱坐標(biāo)范圍為 -55dB25dB。5.4 雙極性歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)圖 5.7 雙極性歸零二進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時(shí)間范圍為020s，縱坐標(biāo)范圍為 -1.1V1.1V ，注意橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)及Title，波形線寬為1.5。圖 5.8 雙極性歸零二進(jìn)制信號(hào)功率譜功率譜密度采用歸一化dB 形式，顯示的橫坐標(biāo)頻率范圍為-66Hz，縱坐標(biāo)范圍為 -55dB25dB。5.5 單極性不歸

18、零四進(jìn)制基帶信號(hào)圖 5.9 單極性不歸零四進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時(shí)間范圍為020s，縱坐標(biāo)范圍為 -0.9V3.1V圖 5.10 單極性不歸零四進(jìn)制信號(hào)功率譜功率譜密度采用歸一化dB 形式，顯示的橫坐標(biāo)頻率范圍為-66Hz，縱坐標(biāo)范圍為-80dB0dB。5.6 單極性不歸零八進(jìn)制基帶信號(hào)圖 5.11 單極性不歸零八進(jìn)制信號(hào)波形時(shí)域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時(shí)間范圍為020s，縱坐標(biāo)范圍為 -0.9V7.1V ，注意橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)及Title，波形線寬為1.5。圖 5.12 單極性不歸零八進(jìn)制功率譜功率譜密度采用歸一化dB 形式，顯示的橫坐標(biāo)頻率范圍為-66Hz，縱坐標(biāo)范圍為-80dB0dB。6.心得與體會(huì)1、單極性碼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(mén)限