通信原理教学课件

通信原理教学课件共3篇 对通信原理这门课的理解

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通信原理教学课件共1

　　现代通信原理课设题目

一、基于SystemView的模拟通信系统的仿真设计

1、AM

2、DSB

3、SSB

4、FM

5、AM超外差收音机仿真设计；双路FM语音通信系统仿真设计（至少选做一种）

二、基于SystemView的数字通信系统的仿真设计

1、2ASK

2、2FSK

3、2PSK

4、2DPSK

5、MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种）

三、基于Matlab的模拟通信系统的仿真设计

1、AM

2、DSB

3、SSB

4、FM

5、GUI界面设计（能显示以上信号的时域和频域图形）

四、基于Matlab的数字通信系统的仿真设计

1、2ASK

2、2FSK

3、2PSK

4、2DPSK

5、GUI界面设计（能显示以上信号的时域和频域图形；也可加入其他数字信号）

五、基于Simulink的数字通信系统的仿真设计

1、2ASK

2、2FSK

3、2PSK

4、2DPSK

5、MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种）

六、脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真（此题可采用SystemView软件，也可采用Matlab与Simulink相结合）

1、采样定理的原理仿真

2、PCM编码与解码

3、DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种）

　　通信原理硬件实验报告

　　三原色教学课件

　　原电池教学课件

　　动画原理 教学课件（共3篇）

　　通信原理实验

通信原理教学课件共2

　　沈阳理工大学通信系统课程设计

　　摘 要

　　摘要：所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。

　　本课程设计主要利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个AM调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。经过调制，初步实现了设计目标，并且经过适当的完善后，实验成功。

　　关键词： ；Simulink仿真平台；AM调制；相干解调

　　沈阳理工大学通信系统课程设计

　　目

　　录

　　1 课程设计目的…………………………………………………………1

　　2 课程设计要求…………………………………………………………1

　　3 相关知识………………………………………………………………1

　　4 课程设计分析…………………………………………………………2

　　5 仿真……………………………………………………………………6

　　6结果分析………………………………………………………………10

　　7 参考文献………………………………………………………………12

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1.课程设计的目的

1.掌握模拟系统AM调制和解调原理。 2.掌握模拟系统AM调制和解调的设计方法。

3.掌握用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用MATLAB进行编程仿真的能力。

4.熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程。

2.课程设计的要求

　　利用Matlab软件进行振幅调制和解调程序设计，输出显示调制信号、载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图。对产生波形进行分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。

　　3．相关知识 AM调制原理

　　幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图所示。

　　图—1 幅度调制模型

　　在图2-1中，若假设滤波器为全通网络（

＝1），调制信号m?t?叠加直流A0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅 .AM调制器模型如图2-2所示

　　图—2 AM调制模型

　　AM信号波形的包络与输入基带信号m?t?成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足A0?m?t?max，否

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　　则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。

相干解调

　　由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的关键是是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

4.课程设计分析

双边带幅度调制

　　在DSB-AM系统中，已调信号的幅度正比与消息信号。这种调制通过使用乘法器完成，将消息信号吗m(t)与载波Accos(2πfct)，如图—1所示，表示为：

　　u(t)=Acm(t)cos(2πfct)

（1）

　　图 —1 DSB-AM调制原理结构框图

　　其中

　　c(t)=Accos(2πfct)

（2）

　　是载波，而m(t)是消息信号。若以单频正弦信号调制为例，那么典型波形如图—2所示。

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　　现取u(t)的傅立叶变换，可以得到DSB-AM信号的频域表示为：

（3）

　　其中M(f)是m(t)的傅立叶变换。很明显可以看出，这种调制方式将消息信号的频谱进行了搬移，并在幅度上乘以Ac/2，传输带宽Br是消息信号带宽的两倍，也就是说：

　　Br=2W

（4）

　　图3显示了一个典型的消息信号的频谱及其相对应的DSB-AM已调信号的频谱。

　　图—2 消息信号与DSB-AM已调信号的频谱

　　已调信号的功率为

（5）

　　其中Pm是消息信号的功率。在DSB-AM通信系统中，信噪比SNR等于基带的SNR，也就是：

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（6）

　　其中PR是接收到的功率（在接收端已调信号的功率），N0是噪声功率谱密度（假定为白噪声），W是信号噪声的带宽。

双边带抑制载波幅度调制

信号的表达式、频谱及带宽

　　在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（

＝1），调制信号

　　中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。

　　DSB调制器模型如图—1所示。可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为

　　图—1DSB-SC调制模型

（7）

（8）

　　DSB信号的包络不再与

　　成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍， 即

信号的解调

　　DSB信号只能采用相干解调，其模型与AM信号相干解调时完全相同，此时，乘法器输出

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　　经低通滤波器滤除高次项，得

（9）

　　即无失真地恢复出原始电信号。

　　抑制载波的双边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简单，仅用一个乘法器就可实现。缺点是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。

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5.仿真

双边带频带幅度调制的系统仿真

　　图双边带频带幅度调制的系统仿真框图

　　图 DSB AM Modulator Paband(双边带频带幅度调制器)的主要参数

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　　图 DBS AM Demodulator Paband(双边带频带幅度解调器)的主要参数

　　图 DBS AM （双边带幅度调制）频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数

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双边带抑制载波幅度调制系统仿真

　　图 双边带抑制载波幅度调制的系统仿真框图

　　图 DSB-SC AM 信号发生器（Signal Generator）的主要参数

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　　图 DSB-SC AM Modualtor Paband(双边带频带抑制幅度调制器)的主要参数

　　图 DSB-SC AM的频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数

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6.结果分析

双边带频带幅度调制的系统仿真结果

　　图双边带频带幅度调制后的频域图

　　图双边带频带幅度调制仿真系统中示波器的波形图

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双边带抑制载波幅度调制系统仿真结果

　　图 双边带频带抑制幅度调制后调制信号的频域图

　　图 双边带抑制幅度调制后调制信号的时域图

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　　7．参考文献

【1】桑林，郝建军，刘丹，【数字通信】，北京邮电大学出版社，2002 【2】苗云长等主编，【现代通信原理及应用】，电子工业出版社，2005 【3】吴伟铃，庞沁华，【通信原理】，北京邮电大学出版社，2005 【4】张圣勤，【实用教程】桑林，郝建军，刘丹，数字通信，北京邮电大学出版社，2002 【5】邵玉斌，【Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析】，清华大学出版社，2008 【6】沈伟慈。【通信电路】，西安电子科技大学出版社，2007

通信原理教学课件共3

　　目

　　录

一、音频传输系统设计 ..................................................................................................................1

1.设计目的 ................................................................................................................................1 2.设计内容 ................................................................................................................................1 3.实现步骤 ................................................................................................................................1 4.结论及思考 ............................................................................................................................5

二、数字传输系统设计 ..................................................................................................................7

1.设计目的 ................................................................................................................................7 2.设计内容 ................................................................................................................................7 3.实现步骤 ..............................................................................................................................11 4.结论及思考 ..........................................................................................................................17

三、总结与收获 ............................................................................................................................18 指导教师意见 ................................................................................................................................19

《通信原理》课程设计报告

一、音频传输系统设计

1.设计目的

　　通信的基本形式是在信源和信宿之间建立一条传递信息的通道,通信系统通常由 信源,变换器,信道,反变换器,信宿以及等效噪声等几部分构成.通过这次音频传输系统设计,我们可以深刻体会到信号在通信系统中的传输和处理过程有一个更加清晰的认识和理解,对于模拟通信系统,考查学生对调制技术的理解和使用, 同时,通过音频传输系统的设计,我们更加深刻理解了模拟通信系统设计,以及模拟通信系统下最重要的调制技术的应用和设计,锻炼了我们独立思考和分析工程问题的能力,同时,通过设计和实现,我们对复杂的工程问题会有更加深刻的认识,对一个完整的模拟通信系统会有一个更加清晰和完善的概念.2.设计内容

　　利用NI-USRP节点设备接收实际的广播信号.结合LABVIEW,实现对音频信号的调制解调,观察接收信号的质量并进行分析.3.实现步骤

　　音频传输系统包括发送端和接收端: 音频传输系统: 发射端主程序的前面板如图,前面板左侧为参数输入图部分。

（1）首先,用NI-USRP Configuration Utility观察确保硬件与电脑连接上，以及硬件的地址。

（2）然后修改发送端前面板的“设备的IP地址”。

（3）可以设置声音文件路径（labview只能识别wav格式音频文件）。

（4）USRP配置各类程序控制参数，包括IQ速率，可以更改，但是发送端与接收端的IQ速率要相同，载波频率就是频点频率。

- 1

《通信原理》课程设计报告

　　此模块的作用是根据输入的路径获取音频文件，对应于程序框图SUBVI OPEN Waveform ，

　　输入是外部音频文件的路径，要求必须是wav格式。如果留空，则会自动选择默认音频文件，输出时声音文件的引用句柄，每次从声音文件中读取的样点数以及任务id。此外，这个子程序还留有一个选择是否同时播放的选项，程序的前面板会有一个勾选框，可以选择是否在发送的同时也播放声音。

2.读取声音波形

　　这个模块的作用是将打开音频文件模块中得到的声音文件转换成波形数组形式输出，同时，还将波形数据写进声音输出设备，使得在发送端可以听到将要发送的声音，如果在前面板勾选了同时播放声音这个选项，那么就可以通过电脑声卡播放出声音，对应于程序框图中的SubVI Read Waveforem 子程序。

　　输出是波形数据、任务ID以及文件标示和同时播放声音这个选项。 3.进行FM调制

　　该模块的作用是对音频进行FM调制，对应于Exercises FM

　　图1-3FM调制图

　　该模块的输入是声音波形数据，IQ 采样率和频偏，输出是经过FM调制后的时域波形，调制后的波形数据进入niUSRP Write Tx Data（poly）函数。根据前面板上配置后的各项参数发射到空间中，以供接收端程序，普通的FM收音机或者有FM接收功能的手机接收。

　　该模块需要分两步完成对声音信号的FM调制。

- 3

《通信原理》课程设计报告

4.结论及思考

　　思考：

1.频偏的意义是什么？它怎样影响调制信号？从听众的角度，能做些什么来解决这些影响，做一些测试验证观点。

　　mf = 最大频偏\\\\低频信号的频率，B = 2*（mf+1）F，影响带宽，而带宽影响噪声，所以同时频偏也影响输出信噪比。

　　从听众的角度来讲，因为公共广播的频带范围是有限的，为～108MHz，以100KHz为步进搜索电台。我们在使用通信系统时应该避开这些公共频带。

2.找出一些能证明所设计的FM收发机性能优劣的技术指标

　　采样率的大小：接收机的采样效率越高，相同信噪比下收听效果越好。 天线增益：天线增益越小，接收效果越好。 结论：

1.利用NI-USRP节电设备，结合LabVIEW，我实现了对音频信号的调制解调，收听到了包含有噪声的音乐。

2.提高接收质量：有很多因素影响FM通信系统的有效性和可靠性，如带宽、频偏、增益和载波频率对FM通信系统的影响较大。经测试，提高增益和减小频偏可以有效改善质量。

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《通信原理》课程设计报告

3、信源编码

　　该模块主要是完成霍夫曼编码—基于有序频率二叉树的编码。

　　图2-2信源编码

4、信道编码

　　这里主要是使用的(7,4)分组编码

5、脉冲调制

　　主要完成添加训练队列以及脉冲成形滤波的功能。其中添加训练序列主要是为了接收端可以频偏校正。

6、信道设置

　　主要在信道中加入白噪声。

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《通信原理》课程设计报告

　　前面板左下方是接受信号的它的星座图,和误码率曲线。可以通过这些来判断程序是否正确。

　　图2-5数字传输系统接收端

　　而对接收端的程序框图进行分析：

1、初始化

　　实现USRP初始化和配置USRP的参数，此时注意与发送对应。如图所示。

　　图2-6初始化框图

2、信号检测

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《通信原理》课程设计报告

2.设计内容

　　1）完成信道编码即（7,4）分组编码的过程，此时需要完成Exercises ，学习（7,4）分组码译码的过程。

　　2）将脉冲调制模块的QPSK/BPSK程序图补充完整 3）学习信源编码即霍夫曼编译码的过程 3.实现步骤

　　1）发送端接收端程序结构：

　　图2-6发送端（1）

　　图2-7发送端（2）

　　发送端程序框图：

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《通信原理》课程设计报告

　　设置生成矩阵，然后输入前面板的生成矩阵内，打开程序框图，进行设计。

　　图2-9分组码程序框图

　　设计图如下：

　　输入后将长串输入数据流进行长度为4的分块。也即为4维数组。和G矩阵相乘，之后再转化为一维数组。由于矩阵乘法是数值相加的过程，而分组编码是异或过程，因此需要将矩阵内每个元素除二取余，余数即为正确的异或过程。

　　分组码译码： 首先设计校验矩阵H。 接着设计程序框图如下：

　　图2-10解调程序框图

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《通信原理》课程设计报告

　　入信号平均能量，将此能量与符号能量相乘乘上信号幅值，得到输出信号

　　图2-12 BPSK设计

　　BPSK。BPSK解调如图所示。输入数据流对2取余，输出到下一个框图，0对应1 ，1对应-1.

　　4）利用USRP设备实现图像发送 首先设置硬件设备，选择好天线，然后打开发送端和接收端。得到结果如下：

　　图2-13发送和接收图像

　　在图像传输过程中会出现噪声干扰，通过增大增益可以使噪声减小。

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《通信原理》课程设计报告

（备注：此处要求手写，不得拷贝，要有自己的心得体会）

　　本人签名：

　　年

　　月

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　　月

　　日指导教师意见