北交通原實驗5基帶信號與頻帶信號的頻譜測試

1、通信系統(tǒng)原理實驗報告基帶信號與頻帶信號的頻譜測試姓 名 學(xué) 號 班 級 成 員 老 師 時 間 2014年12月28日 上課時間 第十四周 周三 14：1016:00 目錄一、實驗?zāi)康?二、實驗儀器1三、實驗原理1（一）基帶信號的頻譜分析11、周期信號的頻譜12、非周期信號的頻譜23、隨機數(shù)字信號的功率譜2（二）頻帶信號的頻譜分析31、ASK信號的功率譜32、FSK信號的功率譜43、PSK信號的功率譜4四、實驗內(nèi)容4（一）基帶信號的頻譜測試41、單極性歸碼的頻譜測試42、單極性不歸碼的頻譜測試55、HDB3碼頻譜測試6（二）頻帶信號的頻譜測試61、基帶FSK頻譜測試62、中頻FSK頻譜測試73

2、、BPSK頻譜測試105、載波頻譜測試116、位定時頻譜測試12一、實驗?zāi)康?、加深對各種基帶數(shù)字信號頻譜的理解。2、加深對各種數(shù)字基帶信號頻譜帶寬的理解。3、掌握虛擬儀測試各種數(shù)字基帶信號頻譜和帶寬的方法。4、加深對各種數(shù)字已調(diào)信號頻譜的理解。5、掌握虛擬儀測試各種數(shù)字已調(diào)信號頻譜的方法6、加深對各種數(shù)字已調(diào)信號頻譜帶寬的理解。二、實驗儀器1、ZH5001A通信原理綜合實驗系統(tǒng) 一臺2、20MHz雙蹤示波器 一臺3、計算機 一臺4、 虛擬儀 一臺三、實驗原理（一）基帶信號的頻譜分析1、周期信號的頻譜周期信號的頻譜具有離散譜，頻率軸上存在離散的沖激函數(shù)，根據(jù)周期信號的不同情況，其頻譜的分布也有

3、變化，離散沖激函數(shù)一般在基波分量及其整數(shù)倍的頻率點上出現(xiàn)。(1)方波信號：方波信號的頻譜如下圖，頻譜中包含有定時分量Fs。(2)余弦信號：方波信號的頻譜如下圖2、非周期信號的頻譜非周期信號的頻譜可以用傅里葉變換來描述，若已知信號f(t)為非周期信號，其傅里葉變換可以用下式表示3、隨機數(shù)字信號的功率譜在實際應(yīng)用中，數(shù)字信源的信號往往是隨機序列，而不是周期或非周期信號，因此，有必要對隨機序列數(shù)字信號的頻譜進(jìn)行分析。一般來說，對于隨機序列的分析，經(jīng)常采用功率譜函數(shù)來分析其頻譜特性。（1）單極性不歸0碼的功率譜：不存在定時分量（2）單極性歸0碼的功率譜：能夠提取出定時分量（3）雙極性不歸0碼的功率譜：

4、 （4） 雙極性歸0碼的功率譜：（二）頻帶信號的頻譜分析1、ASK信號的功率譜將基帶信號的功率譜分別線性地搬移到了載波信號0和-0處，已調(diào)信號的帶寬為2s。2、FSK信號的功率譜相位不連續(xù)的2FSK信號的功率譜，是兩個2ASK信號功率譜的疊加。2FSK信號功率譜的兩個頻率分別為1和2，已調(diào)信號的帶寬為2 1 +2s3、PSK信號的功率譜四、實驗內(nèi)容（一）基帶信號的頻譜測試1、單極性歸碼的頻譜測試測試點：TPD08（15位單極性歸碼）單極性歸碼時域圖如下：單極性歸碼頻域圖如下：單極性歸碼是周期信號，其頻譜圖是離散的。由圖可知，其頻譜聚集于00.5MHZ內(nèi)（主瓣寬度），w=0.5MHZ。其中，在頻

5、譜圖的0.25MHZ處有一個較大的沖量（定時分量）。同時，由圖可知，每個旁瓣內(nèi)都有一個較大的頻譜沖量（定時分量）。而且，隨著頻率的增大，其頻譜逐漸減小。單極性歸碼有豐富的直流分量。2、單極性不歸碼的頻譜測試測試點：TPD01單極性不歸碼時域圖如下：單極性不歸碼頻域圖如下：單極性不歸碼是周期信號，其頻譜圖是離散的。由圖可知，單極性不歸碼頻譜的主瓣寬度為0.25MHZ。隨著頻率的增大，其頻譜逐漸減小。單極性不歸碼有直流分量。5、HDB3碼頻譜測試測試點：TPD05（15位）HDB3碼時域圖如下：HDB3碼頻域圖如下：HDB3碼是周期信號，其頻譜圖是離散的。由圖可知，HDB3碼的頻譜集中在00.25

6、MHZ內(nèi)。隨著頻率的增大，其頻譜逐漸減小。當(dāng)頻率大于1MHZ時，其頻譜可忽略不計?？梢奌DB3碼的能量集中。（二）頻帶信號的頻譜測試1、基帶FSK頻譜測試測試點：TPi03（1）測試信號為全0碼時域圖如下：頻譜圖如下：FSK全0碼是非周期信號，其頻譜圖是連續(xù)的。由圖可知，其頻譜范圍在00.05MHZ內(nèi)。在0.05MHZ后沒有頻譜分量。（2）測試信號為m碼時域圖如下：頻譜圖如下：FSK m碼是非周期信號，其頻譜圖是連續(xù)的。由圖可知，其頻譜范圍也在00.05MHZ內(nèi)。在00.05MHZ內(nèi)，其頻譜包含兩個波峰，在0.02MHZ處，有一頻譜值達(dá)1的頻譜分量，在最大頻譜分量附近頻譜值快速下降到0.4附近

7、，降低了60%。同時，我們從圖中也可以看出，在0.05MHZ后基本沒有頻譜分量。2、中頻FSK頻譜測試測試點：TPK03（1）測試信號為全0碼時域圖如下：頻譜圖如下：中頻FSK全0碼是非周期信號，其頻譜圖是連續(xù)的。由圖可知，其在1MHZ頻率處有一值為1的單邊帶頻譜分量，在其他頻率范圍內(nèi)的頻譜幾乎沒有?？梢?，其頻譜能量很集中。單一性好。（2）測試信號為m碼時域圖如下：頻譜圖如下：由圖可知，m序列的頻譜圖與全0碼頻譜圖及其相似。將正交調(diào)制信輸入信號的一路基帶調(diào)制信號斷開（D/A模塊內(nèi)的跳線器Ki01或Ki02），重復(fù)以上步驟（雙邊帶）。（1）測試信號為全0碼時域圖如下：頻譜圖如下：由圖可知，雙邊帶

8、全0碼與單邊帶相比，其不同之處在與在1MHZ處，其頻譜分量由帶邊帶頻譜變?yōu)殡p邊帶頻譜，但右邊帶頻譜較左邊帶?。ㄝ^單邊帶的頻譜值也?。覀兺茰y可能是由于實驗設(shè)備存在誤差造成或是雙邊帶FSK頻譜更容易受外界影響。（2）測試信號為m碼時域圖如下：頻譜圖如下：由圖可知，m序列的頻譜圖與全0碼頻譜圖及其相似。3、BPSK頻譜測試測試點：TPK03（1）測試信號為m碼時域圖如下：頻譜圖如下：由圖形可知，BPSK的m碼頻譜圖與雙邊帶中頻FSK的頻譜圖相似，但其在1MHZ處的右邊帶幾乎沒有頻譜值的下降。說明BPSK的抗干擾能力較雙邊帶FSK好。（2）測試信號為0/1碼時域圖如下：頻譜圖如下：由圖形可知，BPSK的0/1碼頻譜與雙邊帶FSK頻譜很相似。但在1MHZ處，右邊帶不僅有明顯的下降（越10%），而且有能夠明顯分辨出的頻率間隔。說明受實驗設(shè)備影響，其頻譜值會下降，頻率會有明顯時延。5、載波頻譜測試測試點：TPK07測試信號為0/1碼時域圖如下：頻譜圖如下：由圖形可知，載波信號頻譜與單邊帶FSK的頻譜圖很相似。6、位定時頻譜測試當(dāng)測試信號來自發(fā)時鐘TPM