PAGE1-南京郵電大學(xué)通信學(xué)院軟件課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊名稱：___MATLAB軟件設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：__通信工程姓名：________學(xué)號(hào)：___實(shí)驗(yàn)日期：2013年6月17—28日實(shí)驗(yàn)報(bào)告日期：2013年7月1日一、要求練習(xí)的實(shí)驗(yàn)部分在時(shí)間區(qū)間[0,10]中，繪出曲線。程序：t=0:0.1:10;y=1-exp((-0.5)*t).*cos(2*t);plot(t,y,'r-');shg結(jié)果：寫出生成如圖E2-1所示波形的MATLAB腳本M文件。圖中虛線為正弦波，要求它的負(fù)半波被置零，且在處被削頂。程序：t=linspace(0,3*pi,500);y=sin(t);a=sin(pi/3);z=(y>=0).*y;z=(y>=a).*a+(y<a).*z;plot(t,y,':r');holdon;plot(t,z,'b-')設(shè)f=V(:,1)*null(A)，求ff=0設(shè)g=abs(A*null(A))<tol，求gg=111設(shè)h=U(:,1:2)==orth(A)，求hh=111111結(jié)果分析：由上面的結(jié)果得出如下的題目答案：（1）sum(diag(S)>tol)-rank(A)的結(jié)果是0；（2）S(1,1)-norm(A)=0的結(jié)果是0；（3）sqrt(sum(diag(S*S)))-norm(A,'fro')的結(jié)果是3.5527e-015；（4）S(1,1)/S(3,3)-cond(A)的結(jié)果是-8；（5）S(1,1)*S(2,2)*S(3,3)-det(A)<tol的運(yùn)行結(jié)果是1；（6）V(:,1)'*null(A)的結(jié)果是0；（7）abs(A*null(A))<tol的結(jié)果是111；（8）U(:,1:2)==orth(A)的運(yùn)行結(jié)果是111111求積分，。程序：t=0:pi/100:2*pi;f=abs(sin(cos(t)));F=cumsum(f)*pi/100;plot(t,F);xlabel('x軸');ylabel('y軸');title('描繪y=abs(sin(cos(t)))在(0,x)間積分曲線[x∈(0,2π)]')gridon;結(jié)果：求方程的解。程序：clear;clc;disp('計(jì)算方程組x^2+y^2=1x*y=2的根xy')[x,y]=solve('x^2+y^2=1','x*y=2')結(jié)果：計(jì)算方程組x^2+y^2=1x*y=2的根xyx=[-1/2*(1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2))^3+1/4*5^(1/2)+1/4*i*3^(1/2)][-1/2*(1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2))^3+1/4*5^(1/2)-1/4*i*3^(1/2)][-1/2*(-1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2))^3-1/4*5^(1/2)+1/4*i*3^(1/2)][-1/2*(-1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2))^3-1/4*5^(1/2)-1/4*i*3^(1/2)]y=[1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2)][1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2)][-1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2)][-1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2)]在某激勵(lì)條件下，二階系統(tǒng)歸一化響應(yīng)可表示為，其中為阻尼系數(shù)，，。請(qǐng)用不同的顏色或線型，在同一張圖上，繪制取值下系統(tǒng)在區(qū)間內(nèi)的響應(yīng)曲線，并要求用和對(duì)它們相應(yīng)的兩條曲線進(jìn)行醒目的文字標(biāo)志。程序：b=0.2:0.2:2.0;t=0:0.1:18;color=['r','g.','bo','cx','m+','y*','kv','r--','g:','b-.'];fori=1:10p(i)=sqrt(1-b(i).*b(i));q(i)=atan(sqrt(1-b(i).*b(i))./b(i));y=1-1./p(i).*exp(-b(i).*t).*sin(p(i).*t+q(i));ifi==1plot(t,y,color(i))text(t(30),y(30),'\leftarrowξ=0.2','FontSize',18)holdonelseifi==10plot(t,y,color(i))text(t(50),y(50),'\leftarrowξ=2.0','FontSize',18)holdonelseplot(t,y,color(i))holdonendendend結(jié)果：構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的全波整流模型，并用示波器分兩路同時(shí)觀察原信號(hào)和整流后的信號(hào)波形。要求：信源模塊被重新命名為“輸入正弦波”；信宿模塊被重新命名為“示波器”；連接到信宿的信號(hào)線上分別標(biāo)注“原信號(hào)”和“整流信號(hào)”；在模型窗中添加注釋文本。(1)、原理圖：各模塊參量設(shè)置：[示波器]ParametersNumberofaxes:2其他默認(rèn)[其余模塊]默認(rèn)選項(xiàng)結(jié)果(2)、原理圖：各模塊參數(shù)設(shè)定[Gain]Gain:-1其他默認(rèn)[其余模塊]默認(rèn)選項(xiàng)結(jié)果利用SIMULINK及其標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，從受噪聲干擾的多頻率混合信號(hào)中獲取10Hz的信號(hào)。在此，而各模塊參量設(shè)置：[SineWave]Frequency(rad/sec):10其他默認(rèn)[SineWave1]Frequency(rad/sec):100Phase(rad):pi/2其他默認(rèn)[RandomNumber]Variance:0.2Sampletime:100其他默認(rèn)[Sum]Listofsigns:|+++其他默認(rèn)[AnalogFilterDesign]Passbandedgefrequency(rad/s):10其他默認(rèn)[其余模塊]默認(rèn)選項(xiàng)結(jié)果：已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：，其中，請(qǐng)構(gòu)建該系統(tǒng)的仿真模型，并用XYGraph模塊觀察相軌跡。原理圖：參數(shù)配置;[Sum]Listofsigns:|--+其他默認(rèn) [integrator]Initialcondition:0.2

[integrator1] Initialcondition:0.2結(jié)果：10.CD74HC00仿真（數(shù)字電路）實(shí)現(xiàn)方法：這里就是四個(gè)與非門的實(shí)現(xiàn)，利用LogicalOperator模塊做出四個(gè)與非門，還要再和Vcc和Gnd相與，再輸出。然后用Subsystem封裝成子系統(tǒng)即可；原理圖：(1)、封裝前的原理圖（2）、分裝后的測(cè)試原理圖結(jié)果：分析：前兩路分別為產(chǎn)生“1100”和“0101”的脈沖發(fā)生器的波形，后四路波形則分別為四個(gè)與非門的輸出；可以看到，四路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)均符合與非邏輯的關(guān)系，符合7400的真值表，設(shè)計(jì)正確！11．2FSK信號(hào)的生成與接收濾波要求：產(chǎn)生二進(jìn)制[0，1]隨機(jī)信號(hào)波，信號(hào)波特率為1000B對(duì)此信號(hào)進(jìn)行2FSK調(diào)制，f1=1500Hz,f2=3050Hz加入高斯白噪聲在接收端進(jìn)行帶通濾波抽樣速率為20KHz.觀察濾波前后信號(hào)的波形和頻譜。實(shí)現(xiàn)方法：利用BernoulliBinaryGenerator模塊產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)；利用SineWave模塊產(chǎn)生f1=1500Hz,f2=3050Hz的載波，結(jié)合Switch模塊進(jìn)行2FSK調(diào)制；利用AWGNChannel模塊構(gòu)建高斯白噪聲信道，其參數(shù)設(shè)置為：信噪比：10dB，輸入信號(hào)功率：1W；利用DigitalFilterDesign設(shè)計(jì)帶通濾波器，分別為1500Hz和3050Hz濾波然后利用相干解調(diào)，在將兩個(gè)載波相加，用符號(hào)函數(shù)判決出原信號(hào)。原理圖：（zoushuSimulink11.mdl、zoushuSimulink11b.mdl）參數(shù)設(shè)計(jì)： [SineWave]: Frequency:1500Hz 其他：默認(rèn) [SineWave1]: Frequency:3050Hz 其他：默認(rèn) [BernoulliBinaryGenerator] Sampletime:1/1000 其他：默認(rèn) [Switch]: Threshoid:1/2 其他：默認(rèn) [AWGNChannel] SNR:10db Power:1W 其他：默認(rèn) [DigitalFilterDesign] Bandpass; Fs:20kHz Fstop1:0.8KHz Fpass1:1.2KHz: Fstop2:2KHz Fpass:2.2.5KHz: 其他：默認(rèn) [DigitalFilterDesign1] Bandpass; Fs:20kHz Fstop1:2.5KHz Fpass2:2.8KHz: Fstop2:3.5KHz Fpass2:4KHz: 其他：默認(rèn)調(diào)制的原理圖：調(diào)制加解調(diào)的原理圖：結(jié)果：頻譜圖：調(diào)制、解調(diào)的波形圖：結(jié)果分析：原信號(hào)經(jīng)過(guò)2FSK調(diào)制，經(jīng)過(guò)噪聲信道，再進(jìn)行濾波、相干解調(diào)，最后又恢復(fù)出原信號(hào)，結(jié)果符合題目要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確！濾波器等相關(guān)設(shè)備的參數(shù)也設(shè)置恰當(dāng)！實(shí)驗(yàn)成功！創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的離散多速率系統(tǒng)：?jiǎn)挝浑A躍信號(hào)經(jīng)過(guò)具有不同速率的采樣后分別用作兩個(gè)離散傳遞函數(shù)的輸入。這兩個(gè)離散傳遞函數(shù)有相同的有理分式，但采樣時(shí)間和時(shí)間偏置二元對(duì)分別設(shè)為[1,0.1]和[0.7,0]。要求：觀察這兩個(gè)離散傳遞函數(shù)的輸出有什么不同；用不同的顏色標(biāo)幟不同采樣速率系統(tǒng)。（通信系統(tǒng)）原理圖：結(jié)果二、模擬數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)熟悉常用邏輯單元的特性，學(xué)會(huì)運(yùn)用基本邏輯單元（與、或、非、異或、R-S觸發(fā)器、D觸發(fā)器、J-K觸發(fā)器等），修改參數(shù)、增減輸入/輸出端。組合邏輯電路仿真設(shè)計(jì)二/四線譯碼器實(shí)現(xiàn)方法：利用LogicOperator模塊實(shí)現(xiàn)非門和與非門；利用PulseGenerator模塊產(chǎn)生0101和0011序列碼，用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)出的子系統(tǒng)。原理圖：封裝前原理圖：結(jié)果及分析分析：當(dāng)!EN端置0時(shí)，此時(shí)，隨著第二、三兩路信號(hào)輸入的不同，作為輸出端的Y0,Y1,Y2,Y3依次輸出低電平，符合真值表要求，證明設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)工作正常。分析：當(dāng)!EN端置1時(shí)，子系統(tǒng)沒有被使能。此時(shí)，作為輸出端的Y0,Y1,Y2,Y3沒有隨著輸入A0，A1作出相應(yīng)變化，而是一直輸出高電平，證明設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)工作正常。設(shè)計(jì)正確！設(shè)計(jì)四選一數(shù)據(jù)選擇器能仿真測(cè)試，并設(shè)計(jì)成子系統(tǒng)元件實(shí)現(xiàn)方法：利用的模塊同上；地址信號(hào)用PulseGenerator產(chǎn)生；D0到D3也由PulseGenerator模塊產(chǎn)生，為了區(qū)分各路信號(hào)，將其信號(hào)周期依次設(shè)置為0.0625s,0.125s,0.25s和0.5秒。原理圖結(jié)果及分析：前兩路分別為輸入信號(hào)，組合產(chǎn)生00，01，10，11的地址信號(hào)；第四到第七這四路信號(hào)為D0到D1，它們的頻率各不相同；最后一路為輸出信號(hào)；可以看出，隨著輸入的地址信號(hào)的變化，輸入一次輸出該地址信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功！！時(shí)序邏輯電路仿真設(shè)計(jì)四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（帶置位和清零）實(shí)現(xiàn)方法：

利用JK觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)成之。利用比較系數(shù)的方法可得電路的驅(qū)動(dòng)方程為檢驗(yàn)電路將P,T,LD,CR置為1，然后觀察示波器輸出。原理圖：封裝前的原理圖：封裝后：結(jié)果：從圖中可以看出，脈沖在上升沿有效，計(jì)數(shù)器按0000~1111方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)P、T、L（置數(shù)）、CR（清零）有一個(gè)為低電平時(shí)的輸出為全零。P、T為0時(shí)，計(jì)數(shù)器不能工作；L為0置數(shù)，D3~D0全零，輸出也全零。CR為零時(shí)清零，所以輸出也全零。三、數(shù)字信號(hào)處理仿真實(shí)驗(yàn)（一）、利用Kaiser窗函數(shù)設(shè)計(jì)的FIR低通濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波利用Kaiser窗函數(shù)，設(shè)計(jì)具有如下指標(biāo)的FIR低通濾波器：fs=20KHz,fpass=4kHz,fstop=5KHz,Apass=0.1dB,Astop=80dB。歸一化低通濾波器的主要性能指標(biāo)有：絕對(duì)指標(biāo)：[0,wp]為濾波器的通帶，δp為可容許的通帶波動(dòng)；[ws,π]為濾波器的阻帶，δs為阻帶波動(dòng)。相對(duì)指標(biāo)：Ap為用dB表示的通帶波動(dòng)；As為用dB表示的阻帶波動(dòng)相對(duì)指標(biāo)與絕對(duì)指標(biāo)的關(guān)系為：Ap=-20lg((1-δp)/(1+δp))As=-20lg(δs)設(shè)計(jì)基本思路：首先選擇一個(gè)符合要求的理想濾波器（這里是理想低通濾波器）；由于理想濾波器的沖擊響應(yīng)是非因果的且無(wú)限長(zhǎng)，為了能用FIR濾波器實(shí)現(xiàn)，必須用適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)來(lái)截取，從而得到線性相位和因果的FIR濾波器。而濾波器的特性與窗函數(shù)的長(zhǎng)度（也就決定了FIR濾波器的長(zhǎng)度）密切相關(guān)。 一個(gè)截止頻率為wc的理想低通濾波器的單位沖擊響應(yīng)為：h(n)=sin[wc(n-a)]/[π(n-a)]a為采樣延遲，對(duì)應(yīng)的頻譜特性為：H(w)=exp(-jaw),當(dāng)|w|<wc時(shí)。用一個(gè)窗函數(shù)w(n)去截取后，得到：hd(n)=h(n).w(n)窗函數(shù)滿足在[0，M]內(nèi)關(guān)于a對(duì)稱，在其他區(qū)域?yàn)?。在頻域，F(xiàn)IR濾波器的頻率響應(yīng)由理想濾波器的頻響和窗函數(shù)的頻響卷積得到。對(duì)給定的阻帶衰減，Kaiser窗提供了最大的主瓣寬度，從而提供最陡的過(guò)渡帶。窗函數(shù)的表達(dá)式為：w(n)=I0{βsquare(1-(1-2n/M)2)}其中I0為零階Bessel函數(shù)。Kaiser窗的優(yōu)點(diǎn)在于它可以通過(guò)改變參數(shù)β和M來(lái)改變阻帶衰減和過(guò)渡帶寬。在MATLAB的SimLink中，有相關(guān)的模塊供調(diào)用。題目：1生成2KHz和8KHz的混合信號(hào)，使該信號(hào)通過(guò)上述濾波器，觀察濾波前后的波形變化和頻譜分布情況。（基本要求）實(shí)現(xiàn)方法：首先用兩個(gè)SineWave模塊分別產(chǎn)生2kHz和8kHz的正弦信號(hào)，之后用add模塊將二者混合。用DigitalFilterDesign設(shè)計(jì)低通濾波器，具體設(shè)置如圖所示：原理圖：、結(jié)果、圖為濾波之后和之前的信號(hào)頻譜，可以觀察到，濾波之后，處于通帶之外的8kHz的正弦分量消失了。上圖是示波器的波形，其中第一路為2kHz和8kHz的混合信號(hào)，第二路為濾波之后的信號(hào)，可見低通濾波器符合要求！2在改信號(hào)中加入高斯白噪聲，觀察濾波前后的波形變化和頻譜分布情況。（基本要求）實(shí)現(xiàn)方法：在上題基礎(chǔ)上增加AWGN信道，加入高斯白噪聲。原理圖：、結(jié)果：、分析：圖為濾波之后和之前的信號(hào)頻譜，可以觀察到，濾波之后，處于通帶之外的8kHz的正弦分量消失了。分析：上圖是加噪聲后示波器的波形，其中第一路為2kHz和8kHz和噪聲的混合信號(hào)，第二路為濾波之后的信號(hào)（還有低頻的噪聲）！3、將上述濾波器改為中心頻率為100KHz的帶通濾波器，信號(hào)源為帶外的90KHz和帶內(nèi)的100KHz的混合正弦信號(hào)，重做1，2問(wèn)。實(shí)現(xiàn)方法：利用DigitalFilterDesign設(shè)計(jì)帶通濾波器，具體設(shè)置為：Fs=1000kHz,Fstop1=99kHz,Fpass1=99.5kHz,Fpass2=100.5kHz,Fstop2=101kHz。原理圖：、結(jié)果：無(wú)噪聲的頻譜分析：無(wú)噪聲的波形分析：加入噪聲的頻譜分析：加入噪聲的波形分析：（二）、DSB-SC信號(hào)的生成與解調(diào)要求：用離散（DSP）的方法生成DSB信號(hào)載波頻率為150KHz，音頻為500Hz和2000Hz的混合音。加入高斯白噪聲帶通濾波，分別用正交解調(diào)和檢波的方法實(shí)現(xiàn)解調(diào)。抽樣速率為600Hz。觀察各點(diǎn)的信號(hào)波形和頻譜。A.正交解調(diào)法實(shí)現(xiàn)方法本題目要求用離散的方法生成DSB信號(hào)，因此我們用編寫M文件方式而不是用Simulink來(lái)實(shí)現(xiàn)。生成正弦音頻信號(hào)時(shí)，對(duì)時(shí)間t用向量表示，可以實(shí)現(xiàn)離散化。DSB調(diào)制與解調(diào)分別使用amod,ademod函數(shù)。加入高斯白噪聲用awgn函數(shù)。帶通濾波用cheb1ord和fftfilt函數(shù)實(shí)現(xiàn)。畫頻譜用fft函數(shù)實(shí)現(xiàn)。程序代碼（zoushuCode3002.m）：t=0:1/(600*1000-1):0.01;m1=sin(500*2*pi*t);%500Hz正弦信號(hào)m2=sin(2*pi*2000*t);%2000Hz正弦信號(hào)m=m1+m2;%混合信號(hào)figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,m);title('原始信號(hào)');z=amod(m,1.5*10^5,6*10^5);%調(diào)制subplot(3,1,2),plot(t,z);title('DSB-SC信號(hào)圖');y=awgn(z,5);%加入高斯白噪聲subplot(3,1,3),plot(t,y);title('加入噪聲后的DSB-SC圖，SNR=5');figure(2);f=(0:length(fft(z))-1)*(600*1000-1)/length(fft(z));subplot(3,1,1);plot(f,abs(fft(z)));title('調(diào)制后的頻譜圖');%帶通濾波器參數(shù)As=100;Ap=1;fs=6*10^5;%采樣頻率fp1=400;fp2=1.6*10^5;%通頻帶fs1=300;fs2=1.7*10^5;%截止帶wp=[fp1fp2]/(fs/2);ws=[fs1fs2]/(fs/2);[n,wn]=cheb1ord(wp,ws,Ap,As);b=fir1(n,wn,chebwin(n+1,As));x=fftfilt(b,y);z1=ademod(x,1.5*10^5,6*10^5);%濾波法解調(diào)subplot(3,1,2);plot(t,z1);title('解調(diào)后的波形')f=(0:length(fft(z1))-1)*(600*1000-1)/length(fft(z1));subplot(3,1,3);plot(f,abs(fft(z1)));axis([0600003500]);title('解調(diào)后的頻譜圖');結(jié)果及分析：加入高斯白噪聲后對(duì)源信號(hào)干擾比較大，解調(diào)出來(lái)的波形失真較嚴(yán)重，但解調(diào)后的頻譜圖是正確的。B.檢波法實(shí)現(xiàn)方法：此方法與正交解調(diào)方法類似，只不過(guò)在解調(diào)時(shí)加入了直流信號(hào)，以便取出包絡(luò)，取出包絡(luò)后再減去直流信號(hào)得到源信號(hào)。取包絡(luò)用取絕對(duì)值函數(shù)abs實(shí)現(xiàn)。程序：（zoushuCode300202.m）A=3;%包絡(luò)解調(diào)加入直流信號(hào)t=0:1/(600*1000-1):0.01;m1=sin(500*2*pi*t);%500Hz正弦信號(hào)m2=sin(2*pi*2000*t);%2000Hz正弦信號(hào)m=m1+m2+A;%包絡(luò)解調(diào)加入直流信號(hào)figure(1);subplot(3,1,1);%混合信號(hào)plot(t,m);title('和直流信號(hào)疊加在一起的原始信號(hào)');z=amod(m,1.5*10^5,6*10^5,'amdsb-sc');%調(diào)制subplot(3,1,2),plot(t,z);title('DSB-SC信號(hào)圖');y=awgn(z,5);%加入高斯白噪聲subplot(3,1,3),plot(t,y);title('加入噪聲后的DSB-SC圖，SNR=5');figure(2);f=(0:length(fft(z))-1)*(600*1000-1)/length(fft(z));subplot(3,1,1);plot(f,abs(fft(z)));title('調(diào)制后的頻譜圖');%帶通濾波器參數(shù)As=100;Ap=1;fs=6*10^5;%采樣頻率fp1=400;fp2=1.6*10^5;%通頻帶fs1=300;fs2=1.7*10^5;%截止帶wp=[fp1fp2]/(fs/2);ws=[fs1fs2]/(fs/2);[n,wn]=cheb1ord(wp,ws,Ap,As);b=fir1(n,wn,chebwin(n+1,As));%fir濾波器z1=pi/2*fftfilt(b,abs(y));%找出包絡(luò)并進(jìn)行縮放subplot(3,1,2);plot(t,z1);title('包絡(luò)圖')z1=z1-A;%去除直流信號(hào)f=(0:length(fft(z1))-1)*(600*1000-1)/length(fft(z1));subplot(3,1,3);plot(f,abs(fft(z1)));axis([0600003500]);title('解調(diào)后的頻譜圖');實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析四、通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M調(diào)制DSB調(diào)制與解調(diào)要求：分別以正弦信號(hào)（300Hz）語(yǔ)音信號(hào)（自行錄制’.wav’文件）進(jìn)行DSB調(diào)制和解調(diào)。信道采用高