現(xiàn)代通信原理試題及答案

1、2016年11月2日星期三2-1平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程&的自相關(guān)函數(shù)為R (t ) = 2e-3k試求：崩)的功率譜密度七) :&(t)的平均功率S和直流功率s0 ；&(t)的方差C 2。2-2已知平穩(wěn)高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為約，經(jīng)過(guò)一個(gè)沖激響應(yīng)為h()的線性系統(tǒng)后 2輸出為x(t)，若已知頃)的能量為氣，求x(t)的功率。2-3設(shè)一低通濾波器的沖激響應(yīng)為h(t) = ef(t 0)，在其輸入端加上零均值白噪聲X(t)的自相關(guān)函數(shù)R (t) =8(t)，試求濾波器輸出過(guò)程Y(t)的下列參數(shù)： X數(shù)學(xué)期望與；功率譜密度Py ( ) ；3)自相關(guān)函數(shù)R (t ) ；4)總平均功率Sy。4-1某信源集包含

2、1024個(gè)符號(hào)，各符號(hào)等概出現(xiàn)，且相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立?，F(xiàn)需經(jīng)由帶寬為6KHz的信道傳輸該信源發(fā)送的一系列符號(hào)，并要求信道輸出端信噪比不小于30dB。試求：信道的容量；(2 )無(wú)差錯(cuò)傳輸時(shí)的最高碼元速率。4-2已知有線電話信道的帶寬為3.4KHz。試求：(1)信道輸出信噪比為30dB時(shí)的信道容量；(2 )若要在該信道中傳輸33.6bit/s的數(shù)據(jù)，求接收端要求的最小信噪比。4-3已知計(jì)算機(jī)彩顯圖像由I024x 768個(gè)像素組成。設(shè)每個(gè)像素為16所t位彩色度，每種彩色度有16個(gè)亮度等級(jí)。如果所有彩色度和亮度等級(jí)的組合機(jī)會(huì)均等并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。A、試計(jì)算每秒傳輸75個(gè)畫(huà)面所需的信道容量；B、如果接收機(jī)信噪比為3

3、0dB ,為傳送彩色圖像所需信道帶寬為多少(注：log2x = 3.32lg x )5-1已知一調(diào)制信號(hào)m (t) = 5cosG x 103t )V ,它所產(chǎn)生的調(diào)角波具有s （t） - A cosfw t + 甲（t）的形式。試求：若為fm波，要求調(diào)頻指數(shù)m1。，最大頻偏Ao、帶寬B、調(diào)頻靈敏度Kf及FM 波表達(dá)式；若為PM波，要求調(diào)相指數(shù)10rad，最大頻偏中max、帶寬B、調(diào)頻靈敏度Kp及 PM波表達(dá)式；若把調(diào)制信號(hào)頻率加倍，并保持調(diào)制信號(hào)振幅和調(diào)頻（相）靈敏度不變，求此時(shí)秫波 和PM波的帶寬，并討論之。5-2設(shè)模擬調(diào)制系統(tǒng)信道和接收端模型如下圖所示。已知信道噪聲n（t）為加性高斯白噪

4、聲， 單邊功率譜密度為七=10-6 W / Hz ； sm （t）為已調(diào)信號(hào)，載波頻率f廣1MHz，對(duì)應(yīng)的調(diào) 制信號(hào)m（t）的最高頻率為fH - 5KHz。帶通濾波器為理想，試分別計(jì)算DSB（斗-1KW， 相干解調(diào)）、SSB（七-1KW，相干解調(diào)）、AM（兩邊帶功率Pf= 1Kw，載波功率 P - 4KW，包絡(luò)檢波）三種情況下的下列參數(shù)：（1）帶通濾波器的中心頻率f 0及帶寬B ；（2）解調(diào)器輸入端信噪比S / N ；（3）調(diào)制制度增益G；（4）解調(diào)器輸出端信噪比S / N0。6-1原信碼如下表所示，請(qǐng)將下表填寫(xiě)完整。序號(hào)123456789101112131415161617181920212

5、223信碼100000110000100000000011加取代節(jié)添加極性6-2原信碼如下表所示，請(qǐng)將下表填寫(xiě)完整。（為了緊湊，以+，-代替+1, -1）信碼100000000001100001用取代節(jié)添加極性HDB36-3 HDB 3解碼舉例+10-1000-1+1000+1-1+1-100-1+10原信 碼實(shí)驗(yàn)一 單調(diào)諧回路諧振放大器的研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯繂渭?jí)和多級(jí)單調(diào)諧回路放大器的諧振特性；學(xué)習(xí)小信號(hào)諧振放大器的增益、帶寬的測(cè)試方法。3 .研究小信號(hào)諧振放大器的增益、帶寬與電路參數(shù)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)原理概述：實(shí)驗(yàn)電路：圖實(shí)2- 1實(shí)驗(yàn)電路如圖實(shí)2- 1所示。該電路由兩級(jí)單調(diào)諧回路放大器組成。Q1

6、01、Q102選用3DG6C 或S9018。級(jí)間耦合變壓器B101、B102的初級(jí)采用部分接入方式，調(diào)節(jié)B101、B的磁芯， 可改變相應(yīng)回路的諧振頻率，使兩級(jí)可工作在同頻調(diào)諧狀態(tài)，為擴(kuò)展頻帶也可工作在對(duì)中心 頻率失諧的參差調(diào)諧狀態(tài)。諧振回路分別并接有一個(gè)頻帶擴(kuò)展電阻(R4104或R110)，可通過(guò) SW101、SW102開(kāi)關(guān)選擇擴(kuò)展電阻的接入，改變回路的品質(zhì)因數(shù)Q，從而改變放大器增益及帶 寬。2 .單級(jí)交流等效電路及參數(shù)單級(jí)諧振回路放大器的等效電路如圖實(shí)22(a)(b)所示。圖中：L為回路總電感，即B1或B2的初級(jí)電感；C為回路外接電容；gz為回路外接電I =01PI =1 01PYf Us

7、I =01PI =1 01PYf Us ； g01 =P g 01 ；0C01=P2 C01；g = P 2 g ；i 22i 2C = P 2 C ；i22i2式中P1W=12 W，13WP2 = 礦稱為接入系數(shù)。13導(dǎo)；g為電感線圈損耗電導(dǎo)，其值為尸而，Q為電感線圈的品質(zhì)因數(shù);在本實(shí)驗(yàn)底板上對(duì)于B1： W12 = 26匝，W13=28匝：W54 = 4匝，對(duì)于B2： W12 = 18匝，W13=27匝，W54 = 9匝。g1，C01分別是本級(jí)晶體管的輸出電導(dǎo)和輸出電容；即，ci2分別是下級(jí)晶 體管的輸入電導(dǎo)和輸入電容；Yfe為晶體管的正向傳輸導(dǎo)納。本實(shí)驗(yàn)所用晶體管 3DG6C 的 Y 參數(shù)

8、，在 Vcc=+12v，IE=1mA 時(shí)，Yfe=30mS，ge=150mS， gie=1mS，Coe=4PF，Cie=50PF，C = 2 -5PF。3 .基本關(guān)系由圖22(b)可知，對(duì)于單級(jí)放大器有，回路總電容：Cf = C + P2 C0 + P2 C 2回路總電導(dǎo):回路有載QL：g = g 2+P g 01 +P2回路總電導(dǎo):回路有載QL：Ql = * = 93dB通頻帶:回路諧振頻率：十2Tcl 放大器諧振電壓增益：Ko= 墅乙 g 對(duì)于多級(jí)（n）相同單調(diào)諧回路放大器，在同頻調(diào)諧條件下，總增益為各級(jí)增益之積，通 頻帶在各級(jí)Q相同時(shí)，隨著n的增加而減小。即：Kv 總=血1 Kv2. K

9、vn式中、：2 n 式中、：2 n 1稱為帶寬縮小因子，4.電路工作狀態(tài)，晶體管靜態(tài)電流：巳=1mA（三）實(shí)驗(yàn)儀器YB1052B高頻信號(hào)發(fā)生器YB2174超高頻毫伏表BT 一 3C頻率特性測(cè)試儀YB1713直流穩(wěn)壓電源YB4320雙蹤示波器DT980型數(shù)字三用表高頻實(shí)驗(yàn)箱電源電壓Vcc=+12V，Ie2=0. 98mA。1.2.3.4.5.6.7.1臺(tái)1臺(tái)1臺(tái)（可選）1臺(tái)1臺(tái)1支1個(gè)（四）實(shí)驗(yàn)任務(wù)井判斷各級(jí)是否工作正常。測(cè)放大器的靜態(tài)工作電壓，井判斷各級(jí)是否工作正常。測(cè)量單級(jí)和兩級(jí)總諧振電壓增益要求：用YB1052B高頻信號(hào)發(fā)生器在實(shí)驗(yàn)電路板u.端輸入激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)頻率f=450KHz， 第一

10、級(jí)激勵(lì)電壓約為20mV左右。微調(diào)高頻傳輸變壓器的磁芯，確保兩級(jí)放大器都工作在調(diào)諧狀態(tài)（可置中心頻率f0 = 450KHZ）。用YB4320雙蹤示波器監(jiān)測(cè)輸入輸出波形，在保證不失真的條件下，用YB2174超高 頻毫伏表測(cè)量TP101（第1級(jí)調(diào)諧放大器輸出端，也是第2級(jí)放大器的輸入端）或TP102 （第2 級(jí)調(diào)諧放大器輸出端）的輸入或輸出電壓值，并認(rèn)真記錄。分別測(cè)量諧振回路并接的擴(kuò)展電阻阻值，對(duì)選擇開(kāi)關(guān)K101、K102置1或置2時(shí)的諧 振增益進(jìn)行觀測(cè)和對(duì)比分析。列表記錄數(shù)據(jù)。測(cè)量各級(jí)小信號(hào)諧振放大器的通頻帶BW0.7。具體要求為：分別使用掃頻法和點(diǎn)測(cè)法進(jìn)行單級(jí)和兩級(jí)總諧振特性及通頻帶BW07的測(cè)

11、量。保證在同步調(diào)諧的情況下進(jìn)行測(cè)量，使兩級(jí)都諧振在f0=450KHZoSW101、SW102可任意置于1或2位置，但記錄時(shí)應(yīng)注明。注意，小信號(hào)諧振放大器的輸入信號(hào)幅度的大小要適當(dāng)，以防過(guò)載使放大器出現(xiàn)非 線性失真。列表記錄數(shù)據(jù)井將用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算紙描繪出幅頻特性曲線圖。（五）實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：列出所測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出單級(jí)和兩級(jí)總諧振增益、通頻帶bw07。用坐標(biāo)紙繪出諧振特性曲線并計(jì)算和標(biāo)示出通頻帶。3 .對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線進(jìn)行分析。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析、做出實(shí)驗(yàn)報(bào)告?；卮鹚伎碱}。（六）預(yù)習(xí)要求：復(fù)習(xí)高頻電子線路中有關(guān)理論。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)并擬定實(shí)驗(yàn)方案和步驟。（七）思考題放大器激勵(lì)信號(hào)過(guò)大或過(guò)小對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)

12、有何影響?測(cè)第一級(jí)和測(cè)第二級(jí)增益時(shí)，激勵(lì) 信號(hào)如何選擇？如何判斷回路是否諧振？K101、K102置1或2時(shí)放大器諧振增益和通頻帶將如何變化？分析諧振特性不對(duì)稱的原因？5 .當(dāng)兩級(jí)放大器工作在參差調(diào)諧狀態(tài)時(shí)，放大器的總增益總諧振特性和通頻帶有何變 化？總結(jié)對(duì)比掃頻測(cè)試法和逐點(diǎn)測(cè)試法的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)一、MATLAB仿真基本操作綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)基于MATLAB仿真的M文件程序?qū)崿F(xiàn)與Simulink仿真工具箱仿真 模塊調(diào)用實(shí)現(xiàn)的兩種基本方法；通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)掌握各類仿真儀器設(shè)備的參數(shù)設(shè) 置和操作使用方法。（一）信號(hào)及其運(yùn)算的MATLAB實(shí)現(xiàn)注意：以M文件方式，通過(guò)調(diào)用MATLAB相關(guān)函數(shù)編程進(jìn)

13、行實(shí)驗(yàn)時(shí)，命令和程 序的輸入一定要在純英文狀態(tài)下，否則輸入的命令將會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，程序無(wú)法執(zhí)行。 我們可通過(guò)MATLAB仿真工作窗中的編輯器功能來(lái)發(fā)現(xiàn)和糾正各類錯(cuò)誤。1.1連續(xù)信號(hào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)MATLAB提供了大量用以生成基本信號(hào)的函數(shù)，比如最常用的指數(shù)信號(hào)、正 弦信號(hào)和三角波信號(hào)等就可通過(guò)MATLAB的內(nèi)部函數(shù)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)，不需要借助任何工具箱就可調(diào)用的函數(shù)。例如MATLAB的部分波形或圖形函數(shù)，詳見(jiàn)表一中所 示：表一、部分波形函數(shù)函數(shù)產(chǎn)生的波形Sin正弦波Cos余弦波Square方波Saw tooth鋸齒波Rectpuls非周期方波Tripuls非周期三角波Pulstran脈沖序列表二、部

14、分圖形函數(shù)函數(shù)圖形figure生成圖框axis設(shè)置坐標(biāo)軸text在圖上標(biāo)記文字plot畫(huà)圖title添加圖名grid網(wǎng)格線xlabel給x軸添加文本標(biāo)記ylabel給y軸添加文本標(biāo)記指數(shù)信號(hào)指數(shù)信號(hào)如t在MATLAB中可用exp函數(shù)表示，其調(diào)用形式為：y=A*exp(a*t)例如圖1-1所示指數(shù)衰減信號(hào)的MATLAB源程序如下(取A=1, -0.4):%program1-1Decaying exponential signalA=1；a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;正弦信號(hào)正弦信號(hào)Acos(o *t+中)和Asin(rn

15、+中)分別用MATLAB的內(nèi)部函數(shù)cos和sin表示，其調(diào)用形式為： A*cos( %*t+phi)A*sin(o *t+phi)例如圖1-2所示正弦信號(hào)的MATLAB源程序如下(取A=1，o=2兀，中=兀/6)：%program1-2Sinusoidal A=1;w0=2*pi; phi=pi/6; t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft);grid on;圖1-1單邊指數(shù)衰減信號(hào)圖1-2正弦信號(hào)除了內(nèi)部函數(shù)外，在信號(hào)處理工具箱(Signal Prossing Toolbox)中還提供 了諸如取樣函數(shù)、矩形波、三角波、周期性矩形波和周期性三角波等在信

16、號(hào)處理 中常用的信號(hào)。取樣函數(shù)取樣函數(shù)Sa(t)在MATLAB中用sinc函數(shù)表示，其定義為：Sinc(t)=sin(兀 t)/(兀 t)其調(diào)用形式為：Y=sinc(t)例如圖1-3所示取樣函數(shù)的MATLAB源程序如下：%program1-3Sample functiont=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft);grid on;圖1-3取樣函數(shù)圖1-4矩形波信號(hào)矩形脈沖信號(hào)矩形脈沖信號(hào)在MATLAB中用rectpuls函數(shù)來(lái)表示，其調(diào)用形式為:y=rectpuls(t,width)用以產(chǎn)生一個(gè)幅值為1、寬度為width、相對(duì)于t=0點(diǎn)左右對(duì)稱的矩

17、形波信 號(hào)。該函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍由向量t決定，是以t=0為中心向左右各展開(kāi)width/2 的范圍。Width的默認(rèn)值為1。例如圖1-4所示以t=2T(即t-2XT=0)為對(duì)稱中心的 矩形脈沖信號(hào)的MATLAB源程序如下(取T=1)：%program1-4Rectangular pulse signalt=0:0.001:4;T=1;ft=rectpuls(t-2*T,2*T);plot(t,ft);grid on;axis(0 4 -0.5 1.5);周期性矩形波(方波)信號(hào)在NATLAB中用square函數(shù)來(lái)表示，其調(diào)用形式 為：y=square(t,DUTY)用以產(chǎn)生一個(gè)周期為2兀、幅值為

18、1的周期性方波信號(hào)，其中的DUTY參數(shù) 表示占空比(dutycycle)，即在信號(hào)的一個(gè)周期中正值所占的百分比。例如圖1-5 所示實(shí)現(xiàn)頻率為30Hz的周期性方波信號(hào)的MATLAB源程序如下：%program1-5Periodis rectangular pulse signalt=-0.0625:0.0001:0.0625;y=square(2*pi*30*t,50);%DUTY=50(percent)plot(t,y);axis(-0.0625 0.0625 -1.5 1.5);grid on圖1-5周期性方波信號(hào)三角波脈沖信號(hào)三角波脈沖信號(hào)在MATLAB中用tripuls函數(shù)來(lái)表示，其調(diào)用

19、形式為：y=tripuls(t,width,skew)用以產(chǎn)生一個(gè)最大幅度為1、寬度為width、斜度為skew的三角波信號(hào)。 該函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍由向量t決定，是以t=0為中心向左右各展開(kāi)width/2的范 圍。斜度skew是一個(gè)介于-1和1之間的值，它表示最大幅度1出現(xiàn)在t=(width/2) Xskew的橫坐標(biāo)位置。如圖1-6所示三角波信號(hào)的MATLAB源程序如下：%program1-6Triangular pulse signalt=-3:0.001:3;ft=5*tripuls(t,4,0.5);plot(t,ft);grid on;axis(-3 3 -0.5 5);55圖1-6三角

20、波信號(hào)周期性三角波信號(hào)在MATLAB中用sawtooth函數(shù)來(lái)表示，其調(diào)用形式為：y=sawtooth(t,WIDTH)用以產(chǎn)生一個(gè)周期為2兀、最大幅度為1、最小幅度為-1的周期性三角波(鋸 齒波)信號(hào)，其中的WIDTH參數(shù)表示最大幅度出現(xiàn)的位置：在一個(gè)周期內(nèi)，信 號(hào)從t=0到WIDTH X 2兀時(shí)函數(shù)值是從-1到1線性增加的，而從WIDTH X 2兀到 2兀時(shí)函數(shù)值又是從1到-1線性遞減的；在其他周期內(nèi)依次類推。例如圖1-7所 示的周期性三角波信號(hào)的MATLAB源程序如下：%program1-7periodic triangular pulse signalt=-5*pi:pi/10:5*pi;x=sawtooth(t,0.5); %鋸齒波(或三角波)plot(t,x);axis(-16 16 -1.5 1.5);grid on;圖1.7周期性三角信號(hào)一般周期性脈沖信號(hào)一般周期性脈沖信號(hào)在MATLAB中用pulstran函數(shù)表示，其調(diào)用形式為：y=pulstran(t,d,func)該函數(shù)基于一個(gè)名為func的連續(xù)函數(shù)并以之為一個(gè)周期，從而產(chǎn)生一串周 期性的連續(xù)函數(shù)(func函數(shù)可自定義)。該pulstran函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍由向量t 指定，而向量d用于指定周期性的偏移量(即各個(gè)周期的中心點(diǎn))，這樣這個(gè)func 函數(shù)會(huì)被計(jì)算length(d)次，并且整