《通信原理软件》实验报告
专业通信工程
班级 2011211118
姓名朱博文
学号 2011210511
报告日期 2013.12.20
基础实验：
第一次实验
实验二时域仿真精度分析
一、实验目的
1. 了解时域取样对仿真精度的影响
2. 学会提高仿真精度的方法
二、实验原理
一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。为此将把s(t)截短，按时间间隔均匀取样，仿真时用这个样值集合来表示信号 s(t)。△t反映了仿真系统对信号波形的分辨率，△t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用此仿真程序来研究带宽大于的信号或系统。换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*f，如此便可以保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信号。
三、实验容
1、方案思路：
通过改变取点频率观察示波器显示信号的变化
2、程序及其注释说明：
3、仿真波形及频谱图：
Period=0.01
Period=0.3
4、实验结果分析：
以上两图区别在于示波器取点频率不同，第二幅图取点频率低于第一幅图，导致示波器在画图时第二幅图不如第一幅图平滑。
四、思考题
1.两幅图中第一幅图比第二幅图更加平滑，因为第一幅图中取样点数更多
2.改为0.5后显示为一条直线，因为取点处函数值均为0
实验三频域仿真精度分析
一、实验目的
理解 DFT 的数学定义及物理含义；学会应用 FFT 模块进行频谱分析；进一步加深对计算机频域仿真基本原理以及方法的学习掌握。
二、实验原理
在通信系统仿真中，经常要用有限长序列来模拟实际的连续信号，用有限长序列的 DFT 来近似实际信号的频谱。DFT 只适用于有限长序列，在进行信号的频谱分析时，它的处理结果会含有一定的偏差。下面分析一下 DFT 对信号频谱分析的影响。
注意处理好时域混叠和频域混叠；注意频谱泄露。
三、实验容
1、方案思路
1、将正弦波发生器（sinusoid generator）、触发时钟（CLOCK_c）和频谱示波器模块按图5.13
所示连接。
参数设置见讲义。
2、设计模板
北京邮电大学实验报告 题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告 班级：2013211124 专业：信息工程 姓名：曹爽 成绩：
目录 实验一：抽样定理 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验要求 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验步骤和结果 (3) 五、实验总结和讨论 (9) 实验二：验证奈奎斯特第一准则 (10) 一、实验目的 (10) 二、实验要求 (10) 三、实验原理 (10) 四、实验步骤和结果 (10) 五、实验总结和讨论 (19) 实验三：16QAM的调制与解调 (20) 一、实验目的 (20) 二、实验要求 (20) 三、实验原理 (20) 四、实验步骤和结果 (21) 五、实验总结和讨论 (33) 心得体会和实验建议 (34)
实验一：抽样定理 一、 实验目的 1. 掌握抽样定理。 2. 通过时域频域波形分析系统性能。 二、 实验要求 改变抽样速率观察信号波形的变化。 三、 实验原理 一个频率限制在0f 的时间连续信号()m t ，如果以0 12S T f 的间隔进行等间隔均匀抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全还原确定。 四、 实验步骤和结果 1. 按照图1.4.1所示连接电路，其中三个信号源设置频率值分别为10Hz 、15Hz 、20Hz ，如图1.4.2所示。 图1.4.1 连接框图
图1.4.2 信号源设置，其余两个频率值设置分别为15和20 2.由于三个信号源最高频率为20Hz，根据奈奎斯特抽样定理，最低抽样频率应 为40Hz，才能恢复出原信号，所以设置抽样脉冲为40Hz，如图1.4.3。 图1.4.3 抽样脉冲设置 3.之后设置低通滤波器，设置数字低通滤波器为巴特沃斯滤波器（其他类型的 低通滤波器也可以，影响不大），截止频率设置为信号源最高频率值20Hz，如图1.4.4。
竭诚为您提供优质文档/双击可除 光通信实验报告 篇一：光通信实验报告 信息与通信工程学院 光纤通信实验报告 班姓学 级：名：号： 班内序号：17 日 期：20XX年5月 一、oTDR的使用与测量 1、实验原理 oTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。oTDR就测量回到oTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信
号都有所损耗。 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到oTDR。作为1550nm波长的oTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，oTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在oTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，oTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 oTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一
信息与通信工程学院通信原理软件实验报告
实验二时域仿真精度分析 一、实验目的 1. 了解时域取样对仿真精度的影响 2. 学会提高仿真精度的方法 二、实验原理 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-无穷，+无穷)上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。为此将把s(t)按区间[-T/2 ,+T/2 ]截短为按时间间隔dert T均匀取样，得到的取样点数为N=T/dert T. 仿真时用这个样值集合来表示信号s(t)。Dert T反映了仿真系统对信号波形的分辨率，越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，其重复周期是1/t; 。如果信号的最高频率为 那么必须有 才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设 则称为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用 此仿真程序来研究带宽大于这的信号或系统。换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*Bs，如此便可以保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信号。 三、实验步骤 1.将正弦波发生器模块、示波器模块、时钟模块按下图连接：
时钟设置0.01，得到的结果如下： 时钟设置0.3，以后得到的结果如下：
五、思考题 （1）观察分析两图的区别，解释其原因。 答：因为信号周期是1，而第一个图的采样周期是0.01，所以一个周期内能采样100个点，仿真出来的波形能较精确地显示成完整波形，而第二个图采样周期是0.3，所以一个周期内只有三个采样点，故信号失真了。 （2）将示波器的控制时钟的period的参数改为0.5，观察仿真结果，分析其原因。 结果如下：
实验报告 课程名称： 光通信技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：光纤基本特性测试（一）实验类型： 基础型 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 实验1-2 光纤数值孔径性质和测量 一、实验目的和要求 1、熟悉光纤数值孔径的定义和物理意义 2、掌握测量光纤数值孔径的基本方法 二、实验内容和原理 光纤数值孔径（NA ）是光纤能接收光辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤和光源、光检测器及其它光纤耦合时的耦合效率的重要参数。图一表示阶梯多模光纤可接收的光锥范围。因此光纤数值孔径就代表光纤能传输光能的大小，光纤的NA 大，传输能量本领大。 NA 的定义式是： 式中n0 为光纤周围介质的折射率，θ为最大接受角。n1和n2分别为光纤纤芯和包层的折射率。光纤在均匀光场下，其远场功率角分布与理论数值孔径NAm 有如下关系： 其中θ是远场辐射角，Ka 是比例因子，由下式给出： 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 装 订 线
式中P(0)与P(θ)分别为θ= 0和θ=θ处远场辐射功率，g 为光纤折射率分布参数。计算结果表明，若取P(θ) / P(0) = 5%，在g≥2时Ka的值大于0.975。因此可将P(θ)曲线上光功率下降到 θ的正弦值定义为光纤的数值孔径，称之为有效数值孔径： 中心值的5%处所对应的角度 e 本实验正是根据上述原理和光路可逆原理来进行的。 三、主要仪器设备 He-Ne 激光器、读数旋转台、塑料光纤、光纤微调架、毫米尺、白屏、短波长光功率计一套（功率显示仪1件、短波光探测器1只）。 四、实验步骤 方法一：光斑法测量（如图２） 1、实验系统调整； a．调整He-Ne激光管，使激光束平行于实验平台面； b．调整旋转台，使He-Ne激光束通过旋转轴线； c．放置待测光纤在光纤微调架上，使光纤一端与激光束耦合，另一端与短波光探测器正确连接； d．仔细调节光纤微调架，使光纤端面准确位于旋转台的旋转轴心线上，并辅助调节旋转台使光纤的输出功率最大。 2、测输出数值孔径角θo。 a. 移开光探测器，固定光纤输出端； b. 分别置观察屏于距光纤端面L1、L2 距离处，测量观察屏上的光纤输出圆光斑直径D1、D2，计算两次读数差ΔL和ΔD，得输出孔径角为：θo=arctan[ΔD/（2ΔL）]； c. 多次测量求平均值。（注：如果圆光斑边界不清晰，一般是由于出射光功率太强引起的，适当旋转读数台减小耦合效率，直至得到一个清晰圆光斑为止。）
通信原理软件实验报告 学院：信息与通信工程学院班级：
一、通信原理Matlab仿真实验 实验八 一、实验内容 假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。 二、实验原理 1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM 该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为： 应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制： AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。
2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示： 若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。 3、单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式： 或 其频谱图为：
通信原理实验报告
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通信原理实验报告 实验名称：实验一—数字基带传输系统的—MATLAB方真 实验二模拟信号幅度调制仿真实验班级：10通信工程三班_________ 学号：2010550920 ________________ 姓名：彭龙龙______________
指导老师：王仕果______________
实验一数字基带传输系统的MATLA仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MATLA实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层坎上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 3.1信号及系统在计算机中的表示 3.1.1时域取样及频域取样 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-R, +R)上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理( -R, + R)这样一个时间段。 为此将把s(t)按区间T, T截短为 2 2 S T(t)，再对S T(t)按时间间隔△ t均匀取样，得到取样 点数为: 仿真时用这个样值集合来表示信号 T Nt t s(t)。显然△ t反映了仿真系统对信号波形的分辨 率， (3-1) △ t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱时频率的周期函数，其重复周期是—。如果信号的最高频率为f H，那么必须有f H W 丄才能保证不发 t 2 t 生频域混叠失真。设 1 B s 2 t 则称B s为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△ (3-2) t,那么不能用
实验一、PCM编译码实验 实验步骤 1. 准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。 2. PCM串行接口时序观察 （1）输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。 （2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。 3. PCM编码器 （1）方法一： （A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。 （2）方法二： （A）准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。 4. PCM译码器 （1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （2） PCM译码器输出模拟信号观测：用示波器同时观测解码器输出信号端（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测解码信号与输入信号的关系：质量、电平、延时。 5. PCM频率响应测量：将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号电平。观测输出信号信电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系。
光通信技术实验报告 实验一光通讯系统WDM系统设计 实验目的 1.熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2.使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数，并进行分析。 实验原理 光波分复用系统简介 光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。 波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。 WDM光通信结构组成 1)滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光波长 通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。 2)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合 的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。 实验软件介绍 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的
通信原理实验报告 题目：基于SystemView的通信原理软件实验
实验一 低通抽样定理的验证 1、 实验目的： 1、利用SystemView 模拟来验证低通抽样定理。 2、熟悉SystemView 的基本操作，学会基本的分析方法。 2、 实验原理： 奈奎斯特第一准则： ∑∞-∞==+m s s T T m H )2(πω，s T πω≤|| 该式的物理意义是: 基带系统的传输特性沿ω轴平移s T m π2),2,1,0(Λ±±=m 再相加起来，在区间),(s s T T ππ-叠加的结果为一条水平直线，即为一固定数值。则理想低通信道的最高码元传输速率等于2W Baud 。抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，对上限频率为f H 的低通型信号，低通抽样定理要求抽样频率应满足： 其中，对于恒定频谱的冲激函数，通过低通滤波产生低通型信号，再进行低通抽样，最后滤波重建原始信号。仿真分析时，三路信号的频率分别设为10Hz 、12Hz 和14Hz ，设置低通滤波器的上限频率为14Hz ，，低通抽样频率选为50Hz 。 3、 实验步骤： (一) 设置“时间窗”参数： ● 运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 1.5秒； ● 采样频率：Sample Rate= 100Hz 。 (二) 创建的仿真分析系统图： H s f f 2≥
(三)参数配置 ●信源：3组正弦，f1=10Hz.f2=12Hz.f3=14Hz ●抽样：f= 50Hz ●模拟低通滤波器：截止频率=50Hz ●加法器：将3个信源信号叠加 ●乘法器：加入抽样 ●3个分析窗：三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信 号 (四)运行并观察结果 4、实验结果： 运行后，获得的实验结果如下所示： 分别为三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号
红外通信收发系统的设计和实现实验报告学院：信息与通信工程学院 姓名： 班级： 学号：
红外通信收发系统的设计和实现实验报告 1、课题名称 红外通信收发系统的设计与实现 2、摘要 红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，红外数据传输，使用传输介质――红外线。红外线是波长在750nm～1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75～25um之间。本实protel软件辅助设计，分析并设计了红外通信系统的发射电路与接收电路，实现了红外信号的无线传输功能和音乐信号的收发功能。 3、关键词 红外线、收发系统、音乐芯片 3、设计任务要求； 1、基本要求： （1）设计一个正弦波振荡器，f≥1kHz，Uopp≥3v； （2）所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外光通信收发系统发送端的输入信号，在接收端可收到无明显失真的输入信号； （3）要求接收端LM386增益设计G=200; （4）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用软件绘制完整的电路原理图（PROTEL）及印制电路板图（PCB） 2、提高要求： 利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接收信号利用喇叭将发送的乐曲无失真的播放出来。 3、探究环节： 探索其它红外光通信收发系统的应用实例，数字调制的解决的方案，给出应用方案。 4、设计思路、总体结构框图；
1、设计思路 系统主要由信号产生电路，红外光发射系统，红外光接收系统三个模块完成基本实验要求，其中信号产生电路分别由信号发生器和音乐芯片代替，电信号经过发生系统转化为红外光信号，经接收系统接受后，光信号转化为电信号，再通过喇叭将其转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。 首先主要用信号发生器发出电信号，微弱的电信号经过一个分压式共射电路适当放大，并通过LED红外发送管转化为光信号发送。 信号经接收管接收后，通过运放电路得到较高的输出功率，驱动喇叭发出声音。利用放大器LM386，调节电位器改变其增益，驱动喇叭得到所需功率。再将音乐芯片替代信号发生器重复上述过程即可驱动喇叭发出音乐芯片的声音（此实验为三声门铃声） 2.总体框架图 1、信号的产生 实验中使用了音乐芯片KD-9300或者LX-9300来完成。信号产生也可以使用RC振荡器构成，但信号的幅度不宜过大。 2、红外光发送模块的设计 设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大容易毁坏发光管。（要注意芯片的接法以及发送电路的连接。） 3、红外光接收模块的设计 1）高通滤波器：红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通光对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显著提高。 2）功率放大器：利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50~200的增益，确保驱动喇叭。 所以设计框图如下 光通信收发系统原理图
北京邮电大学通信原理实验报告 学院：信息与通信工程学院班级： 姓名： 姓名：
实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM ） 一、实验目的 1、了解DSB-SC AM 信号的产生以及相干解调的原理和实现方法。 2、了解DSB-SC AM 信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法。 3、了解在发送DSB-SC AM 信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法。 4、掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法,掌握锁相环提取载波的调试方法。 二、实验原理 DSB 信号的时域表达式为 ()()cos DSB c s t m t t ω= 频域表达式为 1 ()[()()]2 DSB c c S M M ωωωωω=-++ 其波形和频谱如下图所示 DSB-SC AM 信号的产生及相干解调原理框图如下图所示
将均值为零的模拟基带信号m(t)与正弦载波c(t)相乘得到DSB—SC AM信号，其频谱不包含离散的载波分量。 DSB—SC AM信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波，一种方法是在发送端加导频，如上图所示。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。 在锁相环锁定时，VCO输出信号sin2πf c t+φ与输入的导频信号cos2πf c t 的频率相同，但二者的相位差为φ+90°，其中很小。锁相环中乘法器的两个 输入信号分别为发来的信号s(t)（已调信号加导频）与锁相环中VCO的输出信号，二者相乘得到 A C m t cos2πf c t+A p cos2πf c t?sin2πf c t+φ =A c 2 m t sinφ+sin4πf c t+φ+ A p 2 sinφ+sin4πf c t+φ 在锁相环中的LPF带宽窄，能通过A p 2 sinφ分量，滤除m(t)的频率分量及四倍频载频分量，因为很小，所以约等于。LPF的输出以负反馈的方式控制VCO,使其保持在锁相状态。锁定后的VCO输出信号sin2πf c t+φ经90度移相后，以cos2πf c t+φ作为相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号cos2πf c t 同频，几乎同相。 相干解调是将发来的信号s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波后输出模拟基带信号 A C m t cos2πf c t+A p cos2πf c t?cos2πf c t+φ =A c 2 m t cosφ+cos4πf c t+φ+ A p 2 cosφ+cos4πf c t+φ 经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，而A p 2 cosφ是直流分量，可以通过隔直
光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239
实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。
北京邮电大学 光纤通信实验 实验报告实验名称：脉冲展宽法测量多模光纤带宽学院：信息与通信工程学院 班级： 姓名： 学号： 老师：
本实验采用脉冲展宽法进行多模光纤带宽的测量。多模光纤脉冲展宽测试仪原理如下： 如图所示为多模光纤时域法带宽测试原理框图。从光发模块输出窄脉冲信号，首先使用跳线（短光纤）连接激光器和光检测器，可以测出注入窄脉冲的宽度1τ? ；然后将待测光纤替换跳线接入，可以测出经待测光纤后的脉冲宽度2τ?。经过理论推导可以得到求解带宽公式： )B GHz 多模光纤脉冲展宽测试仪如下图所示。前面板接口分上下两层。上层用于测试，下层为。 每个波长分别由窄脉冲发生器输出极窄光脉冲经被测光纤回到测试仪内进行变换后送出电信号，通过高速示波器即可显示。 图 1 多模光纤脉冲展宽测试仪
2.1 窗口下光纤带宽 （1） 打开测试仪电源开关（位于背面），前面板上的电源指示灯亮； （2） 将示波器输入端与本仪器的“”输出端用信号线接好； （3） 用一根光纤跳线将的 “”和“”连接起来，如下 图所示： （4） 进行示波器操作： A. 按键调出波形； B. 点击键，并通过右下方旋钮调整脉冲至适当宽度(一般设置为)； C. 点击t ?、V ?键，显示屏右方会出现V ?、V ?选框，先通过右侧对应按键将V ?设 为，分别调节和测出脉冲高度并找出脉冲半高值；再将V ?设为，分别调节 使其与脉冲半高值相交。则有即为脉冲半高全宽1τ。 D. 换下该光纤跳线，接入待测光纤用同样方法测出2τ（此时宽度最好设为，观察的更 为明显）。 如下图所示：
（5）计算工作： 根据以下公式得到脉冲响应宽度： 根据以下公式得到待检测光纤带宽B： 2.2窗口下光纤带宽 与窗口下测试不同的是，应选择区域内的“”，“”，“”口进行正确的连接。除此之外，其他都与下待测光纤的带宽测试步骤相同。 三、实验注意事项 1、打开电源后，的激光器都开始工作，不要用眼睛直视前面板的光出接口，以避免造成对眼睛的伤害； 2、接入光纤跳线和待测光纤前，应用酒精擦拭光纤端面，保持清洁； 3、测试完毕后，用防尘帽将仪器和光纤跳线的头盖上，关闭电源； 4、由于的发送功率较高，在未加衰减器的情况下，易出现饱和现象，可适当调整光纤活接头的插入深度进行测试。 5、这种方法的测量精度与整个系统的响应速度有关，除要求光电转换及检测仪器有足够快的响应外，还要求信号脉冲足够窄。一般要求输出脉冲的宽度至少是输入脉冲宽度的1.4倍，才能满足工程所需的精度。
标准文档 实验目的： 通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单、双极性归零码波形及其功率谱。（1）流程图 （2）源代码 ①单极性归零码 clear all close all L=64; %每码元采样点数 N=1024;%采样点数 M=N/L;%码元数 Rs=2;%码元速率 Ts=1/Rs;%比特间隔 fs=L/Ts;%采样速率 Bs=fs/2;%系统带宽 T=N/fs;%截短时间 t=[-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs)];%时域采样点 f=-Bs+[0:N-1]/T;%频域采样点 EP=zeros(1,N); 实用文案
for loop=1:1000 a=(randn(1,M)>0);%产生单极性数据 tmp=zeros(L,M); L1=L*0.5; %0.5是占空比 tmp([1:L1],:)=ones(L1,1)*a; s=tmp(:)'; S=t2f(s,fs); P=abs(S).^2/T;%样本信号的功率谱密度 %随机过程的功率谱是各个样本的功率谱的数学期望 EP=EP*(1-1/loop)+P/loop; end figure(1) plot(t,s) axis equal grid figure(2) plot(f,EP) axis([-20,20,0,max(EP)]) grid 实验结果： 占空比为50%的单极性归零码
占空比为50%的单极性归零码功率谱修改占空比可得到以下图形 占空比为75%的单极性归零
占空比为75%的单极性归零码功率谱 占空比为100%的单极性归零码
占空比为100%的单极性归零码功率谱 ②双极性归零码 L=64; N=512; M=N/L; Rs=2; Ts=1/Rs; fs=L/Ts; Bs=fs/2; T=N/fs; t=[-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs)]; f=-Bs+[0:N-1]/T; EP=zeros(1,N); for loop=1:1000 a=sign(randn(1,M)); tmp=zeros(L,M); L1=L*0.5; tmp([1:L1],:)=ones(L1,1)*a; s=tmp(:)'; S=t2f(s,fs); P=abs(S).^2/T; EP=EP*(1-1/loop)+P/loop; end figure(1) plot(t,s)
北京邮电大学实验报告 题目：基于TIMS通信原理实验报告 班级：2009211126班 专业：信息工程 姓名： 成绩：
实验1振幅调制（AM）与解调 一、实验目的 （1）掌握具有离散大载波（AM）调制的基本原理； （2）掌握包络检波器的基本构成和原理； （3）掌握调幅波调制系数的意义和求法。 二、实验原理 幅度调制是由DSB-SC AM信号加上一离散的大载波分量（设载波的初始相位φc=0），其表示式为 s t=A c1+m t cos2πf c t 式中要求基带信号波形m t≤1，使AM信号的包络A c1+m t总是正的，式中的A c cos2πf c t是载波分量A c m t cos2πf c t是DSB-SC AM信号。 定义 m n t= m(t) max?|m(t)|，|m(t)|≤1 a=max m t,|m(t)|≤1 称标量因子a为调制系数或调幅系数。 有两种调制方式，调制框图如下 AM 信号调制原理框图1 AM 信号调制原理框图2 解调原理框图如下 AM 信号解调原理框图
三、实验步骤 1、按如下所示的连接图连接好 AM信号调制连接图 AM信号解调连接图 2、调节加法器上两路输入信号的放大倍数，同时用示波器监测，在保证加法器输出波形不削顶的情况下，调节至交流信号峰值与直流成分之比(即调制系数)为小于1、等于1、大于1，观察调制信号和解调信号波形图； 3、观察滤波器输入输出波形的变化，分析原因。 四、实验结果 音频振荡器的输出频率调整为1kHZ，直流电压幅度调整为1V。 a<1时，基带与调制信号波形如下
调制与解调输出
信息与通信工程学院 光纤通信实验 ——背向散射法测量光纤的衰减常数
一、实验原理 背向散射法是测量光纤衰减常数的替代法。背向散射法是一种非破坏性的测量方法，测量时，只需在光纤的一端进行。这种方法不仅能测量光纤衰减常数，还能检测光纤的物理缺陷和断点位置，测定接头损耗位置，测量光纤的长度等。因此，这种方法被广泛应用在光纤光缆的研究、生产、工程施工和传输系统的维护中。利用背向散射法原理做成的测试仪表叫做光时域反射计（Optical Tine Domain Reflectometer，OTDR）。 背向散射法的原理与雷达相似，它在光纤的一端注入大功率的窄光脉冲，在光脉冲沿着光纤传输时，由于光纤各处存在着瑞利散射，其后向散射部分不断返回光纤的输入端；而当光信号遇到裂纹时反射回的光信号会比后向散射的光信号强很多。在光纤输入端通过适当的耦合和接收信号处理，可以得到光脉冲沿着光纤的衰减及其它信息。 OTDR的主要组成包括光源、光分路器/耦合器、信号处理部分和显示器等。光源是一个或几个脉冲激光器，可以提供单个波长或多个波长的不同脉冲度和重复频率的光脉冲。光分路器/耦合器将光脉冲信号耦合到被测光纤，并将后向散射光和反射光信号耦合到光接收器中。 信号处理部分完成电信号的放大和处理，并将处理过的电信号与从光脉冲中提取的触发信号同步扫描到显示器上，在显示器给出相关数据和结果。 背向散射法是测量光纤衰减常数的原理图
OTDR测得的背向散射法典型曲线 由于信号是通过对数放大器处理的，衰减曲线的纵坐标是对数标度。图中5个典型的曲线段分别表示： ①为光纤输入端的耦合器件产生的反射（菲涅耳反射）； ②为恒定斜率区； ③为接头损耗点或耦合引起的不连续性； ④为波导缺陷引起的强反射点； ⑤为输出端菲涅耳反射。 图中A、B两点之间是一条直线，表明相应于光纤上AB段的衰减常数为一定值，由于后向光经过往返两次衰减，所以曲线AB段光纤的衰减为 二、实验步骤 （1）按上图所示连接OTDR和被测光纤； （2）开启OTDR的电源，设置OTDR；
1、不考虑非线性效应，无啁啾的脉冲经过光纤的正常色散区和反常色散区传输后分别具有什么样的啁啾？为什么？ 答：不考虑非线性效应，无啁啾的脉冲经过光纤的正常色散区后具有正啁啾和反常色散区传输后具有负啁啾。无啁啾的脉冲工作在正常色散区后，低频比高频传播得快，造成脉冲后沿传播速度比前沿传播速度快，从而产生正啁啾。无啁啾的脉冲工作在反常色散区后，高频比低频传播得快，造成脉冲前沿传播速度比后沿传播速度快，从而产生负啁啾。 2、低峰值功率的脉冲（不考虑非线性效应）在什么情况下，经过光纤传输会产生压缩效应？ 答：脉冲要发生压缩的情形，应满足 2C<0，且。但一般的半导体激光器光源在直接强度调制时产生的光脉冲是负啁啾C<0，因此必须采用β2>0的单模光 1、传输光纤为G.652光纤，工作波长为C波段，如传输系统采用光纤光栅进行色散补偿，则需要什么类型的光纤光栅？其工作原理是什么？ 传输光纤为G.652光纤，工作波长为C波段，如传输系统采用光纤光栅进行色散补偿，则需要啁啾光纤光栅。啁啾光纤光栅(Chirped FBG)的光栅周期（空间频率）随光纤长度有变化的光纤布拉格光栅，主要用于光纤色散补偿。 其工作原理是，普通单模光纤在1550nm波长时为色散值D>0（反常色散区）。光脉冲的高频分量（蓝移）较低频分量（红移）传输得快，导致脉冲展宽。经啁啾光纤光栅传输以后的入射光中的长波长分量（低频）位于脉冲后沿，使其在光栅的起始端就反射，而短波长分量位于脉冲的前沿，使其在光栅的末端才被反射，于是就补偿了色散效应，使脉冲宽度被压缩甚至还原。 1、有两个脉冲，其宽度不同，但峰值功率相同，通过相同的光纤后（不考虑光纤的色散），由自相位调制效应所展宽的光谱是否相同？ 答：不相同。脉冲频谱的展宽程度还与脉冲形状有关。 2、脉冲在光纤中的自相位调制效应跟什么因素有关系？如何增强自相位调制效应？ 答：自相位调制效应与输入光功率、传输距离、材料非线性折射率、光纤的型号、信号光的波长、输入脉冲的形状等因素有关。信道设置在非零色散波长附近将有利于增强自相位调制效应的影响；通过增强输入光功率的方法来增加自相位调制效应的影响；增加光纤传输距离来增大自相位调制效应；使用高非线性折射率的材料。
北京邮电大学实验报告题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告 班级： 专业： 姓名： 成绩： 实验1：抽样定理 一．实验目的 （1）掌握抽样定理 （2）通过时域频域波形分析系统性能
二．实验原理 抽样定理：设时间连续信号m（t），其最高截止频率为fm ，如果用时间间隔为T<=1/2fm 的采样序列对m（t）进行抽样时，则m（t）就可被样值信号唯一地表示。 抽样过程原理图（时域）重建过程原理图（频域） 具体而言：在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。或者说，如果一个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过f h，这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率f S≥2 f h时，抽样后的信号就包含原连续信号的全部信息，而不会有信息丢失，当需要时，可以根据这些抽样信号的样本来还原原来的连续信号。根据这一特性，可以完成信号的模-数转换和数-模转换过程。 三．实验步骤 1.将三个基带信号相加后抽样，然后通过低通滤波器恢复出原信号。实现验证抽样定理的仿真系统，同时在必要的输出端设置观察窗。如下图所示 2.设置各模块参数 三个基带信号频率从上至下依次为10hz、20hz、40hz。 抽样信号频率fs设置为80hz，即2*40z。（由抽样定理知，fs≥2fH）。低通滤波器频率设置为40hz 。设置系统时钟，起始时间为0，终止时间设为1s.抽样率为1khz。 3.改变抽样速率观察信号波形的变化。
五．实验建议、意见 将抽样率fs设置为小于两倍fh的值，观察是否会产生混叠失真。 实验2：验证奈奎斯特第一准则 一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性； （3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二．实验原理 基带传输系统模型 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变，即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号，因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 无码间干扰基带传输时，系统冲击响应必须满足x(nTs)=1(n=0); x(nTs)=0(n=!0)。相应的推导出满足x(t)的傅里叶变换X(f)应满足的充分必要条件： 该充要条件被称为无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则。 奈奎斯特准则还指出了信道带宽与码速率的基本关系。即Rb=1/Tb=2?N=2BN。说明了理想信道的频带利用率为Rb/BN=2。 在实际应用中，理想低通滤波器是不可能实现的，升余弦滤波器是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件，已获得广泛应用。 三．实验步骤 1.根据奈奎斯特准则，设计实现验证奈奎斯特第一准则的仿真系统，同时在必要输出端设置观察窗。如下图所示
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性；
（3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变， 即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号， 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： 在实际应用中，理想低通滤波器是不可能实现的，升余弦滤波器 是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件，已获得广泛应用的滤波 器。 升余弦滤波器满足的传递函数为： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=???=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k