1、 HUNAN UNIVERSITY通信原理課程實驗報告 題 目： 數字基帶信號的波形和功率譜密度 學生姓名： 龍景強 學生學號： 201308080228 專業班級： 物聯2班 指導老師： 杜青松 目 錄1.實驗目的12.實驗要求13.實驗原理23.1 單極性不歸零碼23.2 單極性歸零碼3 3.3 雙極性不歸零碼.3 3.4 雙極性歸零碼.34.實驗方法與實驗步驟44.1單極性不歸零二進制信號44.2單極性歸零二進制信號44.3 雙極性不歸零二進制信號54.4 雙極性歸零二進制信號5 4.5 單極性不歸零四進制信號. 6 4.6 單極性不歸零八進制信號.65.實驗結果與分析95.1單極性不歸

2、零二進制基帶信號95.2單極性歸零二進制基帶信號115.3 雙極性不歸零二進制基帶信號135.4 雙極性歸零二進制基帶信號155.5 單極性不歸零四進制基帶信號17 5.6 單極性不歸零八進制基帶信號.196.心得與體會201.實驗目的1、通過實驗深入理解常用數字基帶信號的波形和功率譜密度；2、掌握用MATLAB繪制常用數字基帶信號的波形和功率譜密度的方法；3、練習根據理論分析自行設計實驗方法的能力。2.實驗要求1、產生單極性不歸零二進制基帶信號，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，表示二進制碼元“1”；低電平為0V，表示二進制碼元“0”）2、產生占空比為

3、50%的單極性歸零二進制基帶信號，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，低電平為0V；一個碼元周期內包含高電平脈沖表示二進制碼元“1”，否則表示二進制碼元“0”）。3、產生雙極性不歸零二進制基帶信號，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，表示二進制碼元“1”；負電平為-1V，表示二進制碼元“0”）。4、產生占空比為50%的雙極性歸零二進制基帶信號，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，負電平為-1V；一個碼元周期內包含正電平脈沖表示二進制碼元“1”，包含負電平脈沖表示二進制碼元“0”）。

4、5、產生單極性不歸零四進制基帶信號，畫出該信號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（四進制單極性基帶信號共有0V，1V，2V，3V四個電平，分別表示四進制碼元“0”，“1”，“2”，“3”）6、產生單極性不歸零八進制基帶信號，畫出該信號的時域波形圖及其功率譜密度圖形。（八進制單極性基帶信號共有0V7V八個電平，分別表示八進制碼元“0”“7”）3.實驗原理數字信號可以直接采用基帶傳輸,所謂基帶就是指基本頻帶。基帶傳輸就是在線路中直接傳送數字信號的電脈沖。 基帶傳輸時,對于傳輸數字信號來說,使用的方法是用不同的電壓電平來表示兩個二進制數字,也即數字信號由矩形脈沖組成。我們將其劃分為單極性碼和

5、雙極性碼，單極性碼使用正的電壓表示數據；而根據信號是否歸零，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，零時不變。數字基帶信號除了二進制信號，還有四進制信號，八進制信號等。 數字基帶系統的組成：1、單極性不歸零碼特點：發送能量大、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定在最佳判決門限，在出現長連“0”或者長連“1”時不利于接收端位同步定時提取。2、雙極性不歸零碼特點：發送能量大、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；

6、在出現長連“0”或者長連“1”時不利于接收端位同步定時提取。3、單極性歸零碼特點：發送能量較小、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定在最佳判決門限；在出現長連“0”時不利于接收端位同步定時提取，但長連“1”時可以實現接收端位同步定時提取。4、雙極性歸零碼特點：發送能量較小、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，即使在出現長連“0”或者長連“1”時也可以實現接收端位同步定時提取。除此之外本次實驗還畫了單極性不歸零四進制碼信號和單極性不歸

7、零八進制碼信號，這些都跟單極性不歸零二進制碼信號差不多，只是表示信號的進制變了一下。4.實驗方法與實驗步驟基帶信號的時間分辨率為0.001s（即采樣頻率為1000Hz），共產生2000個二進制碼元，每個碼元的持續時間為1秒。4.1單極性不歸零二進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(

8、2)fmt=fft(st1); % 對時域信號進行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);grid on;axis(-6 6 -80 0);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜幅度值(dB)');title(title_str2);4.2 單極性歸零二進制基帶信號主要代碼：% 畫時域信號波形figure(3)

9、;plot(t,st2,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -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);pl

10、ot(f,fmt_dB);grid on;axis(-6 6 -80 0);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜幅度值(dB)');title(title_str4);4.3 雙極性不歸零二進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

11、)fmt=fft(st3); % 對時域信號進行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);grid on;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

12、歸零二進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)');ylabel('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

13、;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;axis(-6 6 -55 25);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜幅度值(dB)');title(title_str8);4.5 單極性不歸零四進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)');t

14、itle(title_str9);%計算功率譜并畫圖figure(10)fmt=fft(st5); % 對時域信號進行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);grid on;axis(-6 6 -80 0);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜幅度值(dB)');title(title_str10);4.6

15、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); % 對時域信號進行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_d

16、B/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;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.實驗結果與分析5.1單極性不歸零二進制基帶信號圖5.1單極性不歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.1V1.1V，波形線寬為1.5。圖5.2單極性不歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB

17、形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz，縱坐標范圍為-80dB0dB。5.2單極性歸零二進制基帶信號圖5.3 單極性歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.1V1.1V，注意橫坐標、縱坐標及Title，波形線寬為1.5。圖5.4 單極性歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz，縱坐標范圍為-80dB0dB。5.3雙極性不歸零二進制基帶信號圖5.5雙極性不歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-1.1V1.1V，注意橫坐標、縱坐標及Title，波形線寬為1.5。圖5.6 雙極性不歸零

18、二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz，縱坐標范圍為-55dB25dB。5.4 雙極性歸零二進制基帶信號圖5.7 雙極性歸零二進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-1.1V1.1V，注意橫坐標、縱坐標及Title，波形線寬為1.5。圖5.8 雙極性歸零二進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz，縱坐標范圍為-55dB25dB。5.5 單極性不歸零四進制基帶信號圖5.9 單極性不歸零四進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.9V3.1V圖5.10單極性不歸零四進制信號功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz，縱坐標范圍為-80dB0dB。5.6 單極性不歸零八進制基帶信號圖5.11 單極性不歸零八進制信號波形時域波形圖顯示的橫坐標時間范圍為020s，縱坐標范圍為-0.9V7.1V，注意橫坐標、縱坐標及Title，波形線寬為1.5。 圖5.12 單極性不歸零八進制功率譜功率譜密度采用歸一化dB形式，顯示的橫坐標頻率范圍為-66Hz，縱坐標范圍為-80dB0dB。6.心得與體會1、單極性碼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，