通信原理實(shí)驗(yàn)二資料

1、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(qiáng)學(xué)生學(xué)號： 2專業(yè)班級：物聯(lián)2班指導(dǎo)老師：杜青松1 .實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2 .實(shí)驗(yàn)要求13 .實(shí)驗(yàn)原理23.1 單極性不歸零碼錯誤！未定義書簽。3.2 單極性歸零碼3_3.3雙極性不歸零碼3_3.4雙極性D3零碼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 44.2 單極性歸零二進(jìn)制信號 44.3 雙極性不歸零二進(jìn)制信號 54.4 雙極性歸零二進(jìn)制信號 54.5 單極性不歸零四進(jìn)制信號 64.6 單極性不歸零八進(jìn)制信號 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 95.2 單極性歸零二進(jìn)制基帶信號 115.3 雙極性

2、不歸零二進(jìn)制基帶信號 135.4 雙極性歸零二進(jìn)制基帶信號 155.5 單極性不歸零四進(jìn)制基帶信號 175.6 單極性不歸零八進(jìn)制基帶信號 196 .心得與體會201.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)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(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，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(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)制基帶信號，畫出該信號的時

3、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; 一個碼元周期內(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，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(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，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(fù)電平為-1V; 一個碼元周期內(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)生單極性不歸零四進(jìn)制基帶

4、信號，畫出該信號的時域波形 圖及其功率譜密度圖形。（四進(jìn)制單極性基帶信號共有0V, 1V, 2V, 3V四個電平，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，畫出該信號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（八進(jìn)制單極性基帶信號共有0V7V八個電平，分別表示八進(jìn)制碼元“ 0 7T ）3 .實(shí)驗(yàn)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。基帶傳輸時，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(jìn)制數(shù)字，也即數(shù)字信號由矩形脈沖組成。我們將其劃分為單極性碼和雙極性碼， 單極性碼使用

5、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0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(jìn)制信號，還有四進(jìn)制信號，八進(jìn)制信號等。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)定在最佳判決門限，在出現(xiàn)長連“瞰者長連”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 收端抽樣判決器始終保持最佳判決門限； 在出現(xiàn)長連“瞰者長連”1時不利于接 收端位同

6、步定時提取。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)定在最佳判決門限；在出現(xiàn)長連 “時不利于接收端位同步定時提取，但長 連“1時可以實(shí)現(xiàn)接收端位同步定時提取。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限， 具有良好的自同步特性，即使在出現(xiàn)長連“瞰者長連”1時也可以實(shí)現(xiàn)接收端位同步定時提取。除此之外本次實(shí)驗(yàn)還畫了單極性不歸零四進(jìn)制碼信號和單極性不歸零八進(jìn) 制碼信號，這些都跟單極性不歸零二進(jìn)制碼信號

7、差不多，只是表示信號的進(jìn)制變 了一下。4 .實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)步驟基帶信號的時間分辨率為 0.001s （即采樣頻率為1000Hz）,共產(chǎn)生2000個二進(jìn)制碼元，每個碼元的持續(xù)時間為1 秒。4.1 單極性不歸零二進(jìn)制基帶信號主要代碼： % 畫時域信號波形 figure(1);plot(t,st1, LineWidth ,1.5);grid on ;axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel( 時間 (s) );ylabel( 電壓值 (V) ); title(title_str1);%計算功率譜并畫圖figure(2)fmt=fft(st1);% 對時域信號進(jìn)行FFT 變換，計算其頻譜f

8、mt=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)制基帶信號主要代碼：% 畫時域信號波形 figure(3);plot(t,st2, LineWidth ,1.5);grid on ;axis(0 20

9、-0.1 1.1);xlabel( 時間 (s) );ylabel( 電壓值 (V) ); title(title_str3);%計算功率譜并畫圖figure(4)fmt=fft(st2);% 對時域信號進(jìn)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

10、幅度值(dB);title(title_str4);4.3 雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號 主要代碼： % 畫時域信號波形 figure(5); plot(t,st3, LineWidth ,1.5);grid on ; axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel( 時間 (s) );ylabel( 電壓值 (V) ); title(title_str5);%計算功率譜并畫圖figure(6)fmt=fft(st3);% 對時域信號進(jìn)行FFT 變換，計算其頻譜fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt-2/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);title(title_str6);4.4 雙極性歸零二進(jìn)制基帶信號主要代碼： % 畫時域信號波形 figure(7);plot(t,st4, LineWidth ,1.5);grid on ;axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel( 時間 (s) );yla

12、bel( 電壓值 (V) ); title(title_str7);%計算功率譜并畫圖figure(8)fmt=fft(st4);% 對時域信號進(jìn)行FFT 變換，計算其頻譜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.

13、5 單極性不歸零四進(jìn)制基帶信號主要代碼：% 畫時域信號波形 figure(9);plot(t,st5, LineWidth ,1.5);grid on ;axis(0 20 -0.9 3.1);xlabel( 時間 (s) );ylabel( 電壓值 (V) ); title(title_str9);%計算功率譜并畫圖figure(10)fmt=fft(st5);% 對時域信號進(jìn)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*l

14、og10(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_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, LineWidth ,1.5);grid on ;axis(0 20 -0.9 7.1);xlabel( 時間 (s) );ylabel( 電壓值 (V) );title(title_str11);%計算功率譜并畫圖figure(12)fmt=fft(st6)

15、;% 對時域信號進(jìn)行FFT 變換，計算其頻譜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 ;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file Ed#

16、yiew Jr sert Jools 口kt 叩Window Help?日日之bW臼畏/回 n里根性不歸零基帶信巖16 06 4 2 o o O 5U田用10皿 寸 日14圖5.1單極性不歸零二進(jìn)制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時間范圍為020s,縱坐標(biāo)范圍為-0.1V1.1V,波形線寬為1.5。Figure 2File Edit View Insert Tools Desktop Window Helpi lIi i 2 A fe 3、 - 0 口 困 口單極性不歸零基帶信號功率譜01II頻率（H*圖5.2單極性不歸零二進(jìn)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(biāo)頻率范圍為-66

17、Hz,縱坐標(biāo)范圍 為-80dB0dB。5.#單極性歸零二進(jìn)制基帶信號cznl-0File dit View Jnsert Tools desktop Window help夔/，色 口目口口5國把024 S 810121416 1S 20時間單極性歸零基芾信信圖5.3單極性歸零二進(jìn)制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時間范圍為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。5.3雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號File Edit View Insert Tools Desktop Window Help lI 口目& fe W口蝎晶口圜口單極性歸零基帶信號功率

18、情o o o o o O 2 3 4 5 6 7 一 -一- (男)迎媽蹙期圉有頻率（Hei圖5.4單極性歸零二進(jìn)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(biāo)頻率范圍為-66Hz,縱坐標(biāo)范圍為-80dB0dB。F i gure 5File Edit View Insert Tools QHsktop wndow 旦 ulp口后QIWQ電要/國國|國024 S 310121416 1S 20時間雙極性不歸軍基帶信號2理田相圖5.5雙極性不歸零二進(jìn)制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時間范圍為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。ua H

19、 fe痘尾， I 口劇 I口雙極性不歸零基帶信居功率諧-64-2頻率（Hei圖5.6雙極性不歸零二進(jìn)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(biāo)頻率范圍為-66Hz,縱坐標(biāo)范圍為-55dB25dB。5.#雙極性歸零二進(jìn)制基帶信號口File Edit View Insert Tools desktop wndow 旦 ulp211am* 口圜口024 S 310121416 1S 20時間雙極性歸零基帶信號圖5.7雙極性歸零二進(jìn)制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時間范圍為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。包Figure 8回Fil

20、e Edit View Insert Tools Desktop Window Helpi lIi i oa H fe，、巧翹 “國 園 雙極性歸零基帶信號功率情o o o o o o O2 1-1-2-34(mp)迎媽母Ba有-50-64-502頻率（也）圖5.8雙極性歸零二進(jìn)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(biāo)頻率范圍為-66Hz,縱坐標(biāo)范圍為-55dB25dB。5.5單極性不歸零四進(jìn)制基帶信號Figure 9File Edit View Insert Tools desktop wndow 旦 ulp0國聆四電夏/國口園| 口四迸制單極性不歸零基帶信號024 S 810121416 1S 20時間圖5.9單極性不歸零四進(jìn)制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標(biāo)時間范圍為020s,縱坐標(biāo)范圍為-0.9V3.1V圖5.10單極性不歸零四進(jìn)制信號功率譜OO -6 o o o o o o O 2 3 4 5 6 7 8 一 . 7 一 一 (男)迎媽蹙期圉有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.#單極性不歸零八進(jìn)制基帶信號Q Figure 11File Edit View Insert Tools desktop indow 旦 ulp二百&*