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总学时数
8
学分数
学时分配
实践课 8 学时4次实验
教材名称
通信原理实验指导书
作者
包永强
出版社及出版时间
内部讲义
指定参考书
通信原理(第六版)
樊昌信
国防工业出版社 2007年1月
授课老师
XXX
职称
副教授
单位
通信工程学院
南京工程学院教案【教学单元首页】
第 1次课 授课时间 2011.12.13 教案完成时间:
2011年9月30日
授课题目(章、节)
AM模拟调制信号的产生与解调
主要内容
用SystemView构造一个AM调制、解调系统,观察各模块输出波形,了解AM调制系统的调制、解调原理,理解相干解调和非相干解调的区别,掌握AM调制信号的主要性能指标,即带宽和功率谱。
目的与要求
1、熟悉使用SystemView软件,了解各部分功能模块的操作和使用方法。
2、通过实验进一步观察、了解模拟信号AM调制、解调原理。
3、掌握AM调制信号的主要性能指标。
4、比较、理解AM调制的相干解调和非相干解调原理。
重点与难点
1、掌握使用SystemView软件的进行通信仿真的基本方法;
2、掌握AM调制系统的调制、解调原理、实现模型,理解相干解调和非相干解调的区别。
3、掌握AM调制信号的主要性能指标,即带宽和功率谱。
教学
方法与手段
实验讲授
南京工程学院教案【教学单元内容】
实验一、AM模拟调制信号的产生与解调
一、实验目的
1、熟悉使用SystemView软件,了解各部分功能模块的操作和使用方法。
2、通过实验进一步观察、了解模拟信号AM调制、解调原理。
3、掌握AM调制信号的主要性能指标。
4、比较、理解AM调制的相干解调和非相干解调原理。
二、实验内容
三、实验要求
1、观察原始基带信号、已调信号、经过信道后加入噪声的已调信号以及解调信号的波形,理解AM调制系统的调制、解调原理。
2、观察以上四种信号的功率谱密度,理解它们之间的区别,说明原因。
3、观察以上四种信号的带宽,理解它们的之间的区别,说明原因。
4、调节噪声的大小,观察解调器输出波形的变化,说明原因。
5、比较相干解调和非相干解调,理解门限效应。
四、电路构成
1、AM调制解调系统模型
模块说明:
Token3:
产生原始基带信号,即周期性正弦波(参数设置:
幅度=1V,频率=10HZ)。
Token1:
AM调制器(参数设置:
专业库中选择Comm——Modulators——
DSB-AM,幅度=1V,频率=1000Hz)
Token5:
加法器
Token6:
产生高斯白噪声(参数设置:
Source——GaussNoiseStd=0.1VMean=0V)
Token8:
乘法器
Token9:
产生载波信号,即周期性正弦波(参数设置:
幅度=1V,频率=1000HZ)
Token10、14:
产生低通滤波器(参数设置:
Operator——Filters/Systems——LinearSysFilters选择Analog——Butterworth、Lowpass——Lowcutoff=50Hz)
Token13:
产生半波整流器(参数设置:
Function——NonLinear——HalfRctfy)
Token2、4、7、11、15:
产生示波器
系统定时设置:
StartTime:
0,StopTime:
0.6,SampleRate:
10000HZ
五、实验结果
1、原始基带信号波形
2、AM调制后输出波形
3、经过信道后加入噪声的波形
4、经过相干解调后低通滤波器输出波形
5、经过包络解调后低通滤波器输出波形
6、原始基带信号功率谱
7、AM调制信号功率谱
8、经过相干解调后输出信号功率谱
9、经过包络解调后输出信号功率谱
南京工程学院教案【教学单元末页】
本单元知识点归纳
1、掌握使用SystemView软件的进行通信仿真的基本方法;
2、掌握AM调制系统的调制、解调原理、实现模型,理解相干解调和非相干解调的区别。
3、掌握AM调制信号的主要性能指标,即带宽和功率谱。
思考题或作业题
本单元教学情况小结
与书本知识相对比,加深了对模拟调制的理解
审阅意见
审阅人:
第 2次课 授课时间 2011.12.13 教案完成时间:
数字信号基带传输系统实现及眼图的观察
用SystemView建立一个数字基带传输系统仿真电路,信道中加入高斯白噪声(均值为0,均方差可调),分析理解系统各个模块的功能,并通过观察眼图,判断系统信道中的噪声情况。
1、熟悉使用SystemView软件,了解各功能模块的操作和使用方法。
2、通过实验进一步掌握、了解数字基带传输系统的构成及其工作原理。
3、观察数字基带传输系统接受端的眼图,掌握眼图的主要性能指标。
1、数字基带传输系统的构建模型;
2、眼图的实现和分析
实验二、数字信号基带传输系统实现及眼图的观察
1、熟悉使用SystemView软件,了解各功能模块的操作和使用方法。
用SystemView建立一个数字基带传输系统仿真电路,信道中加入高斯白噪声(均值为0,均方差可调),分析理解系统各个模块的功能,并通过观察眼图,判断系统信道中的噪声情况。
1、观察系统中各个模块的输出波形,并分析说明系统构成原理。
2、观察低通滤波器的输出波形的眼图,调节信道中噪声的大小,观察眼图变化。
3、比较抽样判决后的输出码元与原始码元有何不同,说明原因。
4、调节噪声大小,分析系统中是否产生误码,说明原因。
Sink3:
产生原始码元
Sink14:
发送端基带信号形成器
Sink4:
加入高斯白噪声后的波形
Sink10:
经过低通滤波器后的输出波形
Sink12:
经过抽样判决后的输出码元
参数设置:
Token0:
Source――Noise/PN――PnSeg(幅度1V,频率100HZ,电平数2,偏移0V,产生单极性不归零码,随机产生)
在专业库中选择Comm——Processors——Pshape(SelectpulseShape=Rectangular,Timeoffset=0,Width=0.01s,产生矩形脉冲基带信号)
Token2:
Source――Noise/PN――GaussNoise(均值为0,均方差为0.01的高斯白噪声)
Operator――Filters/systems――LinerSysFilters(Analog,Butterworth,No.ofPoles=3,LowCutoff=100HZ,产生一个低通的Butterworth滤波器,用于对信道输出信号进行滤波)
Operator――Sample/Hold――Sample(Samplerate=100HZ,用于对滤波后的波形进行抽样,抽样速率等于码元速率)
Token7:
Operator――Sample/Hold――Hold(HoldValue=LastSample,Gain=1,对抽样后的值延时一段时间,得到恢复后的数字基带信号)
Token11:
Operator——Logic——Compare(Selectcomparison:
a>
=bTrueOutput=1V,FalseOutput=-1V,对抽样值进行判决比较,得到输出码元波形)
Token15:
产生正弦信号,作为比较器的另一个比较输入(振幅=0V,频率=0Hz)
眼图参数设置:
SinkCalculator――style――slice――start=0.01,Length=0.03,在窗口中选择需要观察眼图的波形,点击OK,观察其眼图
0.5,SampleRate:
1、原始基带信号
2、加入噪声后的基带信号(高斯白噪声,方差=0.01)
3、经过低通滤波器后的输出波形
4、经过抽样判决后的输出波形
5、经过低通滤波器后输出波形的眼图
2、通过实验进一步掌握、了解数字基带传输系统的构成及其工作原理。
3、观察数字基带传输系统接受端的眼图,掌握眼图的主要性能指标。
与书本知识相对比,加深了对基带传输及眼图的理解
第 3次课 授课时间 2011.12.14 教案完成时间:
2PSK调制解调系统实验
用SystemView建立一个2PSK调制解调系统仿真电路,信道中加入高斯噪声(均值为0,方差可调),调节噪声大小,观察输出端误码情况,同时观察各模块输出波形的功率谱,理解2PSK调制解调原理。
2、通过实验进一步掌握2PSK调制原理。
3、通过实验进一步掌握2PSK相干解调原理。
2PSK调制解调系统的设计,2PSK相干解调的模型
实验三、2PSK调制解调系统实验
用SystemView建立一个2PSK调制解调系统仿真电路,信道中加入高斯噪声(均值为
0,方差可调),调节噪声大小,观察输出端误码情况,同时观察各模块输出波形的功率谱,理解2PSK调制解调原理。
三、思考题
1、观察仿真电路中各模块输出波形的变化,理解2PSK调制解调原理。
2、观察比较仿真电路中各模块输出波形的功率谱、带宽变化,指出2PSK是线性调制还是非线性调制。
3、调节噪声大小,观察输出端误码情况,说明原因。
4、将解调端参考载波相位设置为与调制端载波相位相差180,观察解调波形有何变化,此现象为何现象。
产生原始码元信号,随机产生(参数设置:
Source——Noise/PN――PnSeg,幅度1V,频率50HZ,电平数2,偏移0V)
Token1,5:
Multiplier(乘法器)
Token2,6:
产生用于调制和解调的载波信号(参数设置:
Source――Periodic――Sinusoid,幅度1V,频率200Hz)
Adder(加法器)
Token10:
产生高斯噪声(参数设置:
Source――Noise/PN――GaussNoise,均值为0,均方差为0.1)
产生一个模拟低通滤波器(参数设置:
Operator――Filters/Systems――LinearSysFilters,选择:
Analog,频率50,极点个数3,低通滤波器的截止频率=原始码元速率)
产生抽样信号(参数设置:
Operator——Sample/Hold——Sampler,SampleRate=50Hz,抽样速率=码元速率)
Token12:
对抽样信号进行保持(参数设置:
Operator——Sample/Hold——Hold,HoldValue=LastSampleGain=1V)
对低通滤波器输出的抽样值进行判决(参数设置:
Operator——Logic——Compare选择:
SelectComparison为a>
=b)
Token14:
产生比较判决器的另一个输入,将抽样判决输出与此输入进行比较(参数设置:
Source――Periodic――Sinusoid,幅度0V,频率0Hz)
单击工具条中的系统定时按钮,打开SystemTimeSpecification对话框,设置StartTime:
10000HZ,单击OK完成系统定时设置。
2、2PSK调制模型。
3、2PSK相干解调模型。
与书本知识相对比,加深了对2PSK调制解调的理解
第 4次课 授课时间 2011.12.14 教案完成时间:
低通抽样定理验证实验
用SystemView建立一个低通抽样定理仿真电路,通过观察各个模块输出波形变化,理解低通抽样定理原理。
2、通过实验进一步掌握低通抽样定理的原理。
抽样定理的实现模型
实验四、低通抽样定理验证实验
2、通过实验进一步掌握低通抽样定理的原理。
三、电路构成
产生模拟信号(参数设置:
Source――Periodic――Sinusoid,幅度1V,频率50HZ,相位0度)
Token1:
Multiplier
Source——Periodic——PulseTrain,幅度1V,频率100Hz,脉冲宽度0.000001,偏移0V,相位0度,抽样速率可调)
产生一个模拟低通滤波器,滤除高频信号,保留低频信号(参数设置:
Operator——Filters/Systems——LinearSysFilters,选择:
Analog——Lowpass——Butterworth,Lowcuttoff=50Hz,NoofPoles=3,截止频率=模拟信号最高频率)
四、思考题
1、观察仿真电路中各个模块输出波形变化,理解低通抽样定理原理。
2、调节抽样速率的大小(f=80Hz、100Hz、200Hz),观察低通滤波器输出波形变化,理解变化原因。
3、观察模拟信号与抽样信号的功率谱密度,观察有何变化,说明原因。
2、抽样定理的实现。
与书本知识相对比,加深了对抽样定理的理解
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