现代通信原理试题及答案.pdf

12016 年年 11 月月 2 日星期三日星期三2-1 平稳随机过程的自相关函数为试求：)(t32)(eR的功率谱密度；的平均功率 S 和直流功率；)(t)(P)(t0S的方差。)(t22-2 已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为，经过一个冲激响应为的线性系统20n)(th后输出为，若已知的能量为，求的功率。)(tx)(thhE)(tx2-3 设一低通滤波器的冲激响应为，在其输入端加上零均值白噪声)0()(tethat的自相关函数，试求滤波器输出过程的下列参数：)(tX)()(XR)(tY数学期望；功率谱密度；自相关函数；总平均功率。Ya)(YP)(YRYS24-1 某信源集包含 1024 个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现需经由带宽为6KHz 的信道传输该信源发送的一系列符号，并要求信道输出端信噪比不小于 30dB。试求：（1）信道的容量；（2）无差错传输时的最高码元速率。4-2 已知有线电话信道的带宽为 3.4KHz。试求：（1）信道输出信噪比为 30dB 时的信道容量；（2）若要在该信道中传输 33.6bit/s 的数据，求接收端要求的最小信噪比。4-3 已知计算机彩显图像由个像素组成。设每个像素为位彩色度，每种1024 76816bit彩色度有 16 个亮度等级。如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等并统计独立。A、试计算每秒传输 75 个画面所需的信道容量；B、如果接收机信噪比为，为传送彩色图像所需信道带宽为多少？（注：30dB）2log3.32lgxx35-1 已知一调制信号，它所产生的调角波具有Vttm)102cos(5)(3的形式。试求：)(cos)(ttAtscm 若为波，要求调频指数，最大频偏、带宽、调频灵敏度及FM10fmBFK波表达式；FM 若为波，要求调相指数，最大频偏、带宽、调频灵敏度PMradmp10maxB及波表达式；PKPM 若把调制信号频率加倍，并保持调制信号振幅和调频（相）灵敏度不变，求此时波和波的带宽，并讨论之。FMPM45-2 设模拟调制系统信道和接收端模型如下图所示。已知信道噪声为加性高斯白噪声，)(tn单边功率谱密度为；为已调信号，载波频率，对应的HzWn/1060)(tsmMHzfc1调制信号的最高频率为。带通滤波器为理想，试分别计算 DSB（)(tmKHzfH5，相干解调）、SSB（，相干解调）、AM（两边带功率，KWSi1KWSi1KWPf1载波功率，包络检波）三种情况下的下列参数：KWPc4（1）带通滤波器的中心频率及带宽 B；0f（2）解调器输入端信噪比；iiNS/（3）调制制度增益 G；（4）解调器输出端信噪比。00/NStsmtnBPFtsmtni解调器tm0 tn0566-1 原信码如下表所示，请将下表填写完整。序号序号123456789101112131415161617181920212223信码信码100000110000100000000011加取加取代节代节添加添加极性极性3HDB6-2 原信码如下表所示，请将下表填写完整。（为了紧凑，以+，-代替+1，-1）信码信码100000000001100001用取代节用取代节添加极性添加极性HDB36-3 解码举例3HDB3HDB+10-1000-1+1000+1-1+1-100-1+10原信码7实验一实验一 单调谐回路谐振放大器的研究单调谐回路谐振放大器的研究 (一)实验目的：1研究单级和多级单调谐回路放大器的谐振特性；2学习小信号谐振放大器的增益、带宽的测试方法。3研究小信号谐振放大器的增益、带宽与电路参数的关系。(二)实验原理概述：1 实验电路：图实图实 2-1 实验电路如图实 2-1 所示。该电路由两级单调谐回路放大器组成。Q101、Q102选用3DG6C 或 S9018。级间耦合变压器 B101、B102的初级采用部分接入方式，调节 B101、B102的磁芯，可改变相应回路的谐振频率，使两级可工作在同频调谐状态，为扩展频带也可工作在对中心频率失谐的参差调谐状态。谐振回路分别并接有一个频带扩展电阻(R4104或 R110)，可通过 SW101、SW102开关选择扩展电阻的接入，改变回路的品质因数 Q，从而改变放大器增益及带宽。2单级交流等效电路及参数单级谐振回路放大器的等效电路如图实 22(a)(b)所示。图中：L 为回路总电感，即 B1或 B2的初级电感；C 为回路外接电容；gz为回路外接电导；g 为电感线圈损耗电导，其值为，Q0为电感线圈的品质因数；gQz108；IP IPY UfeS011011gP g011201；式中，称为接入系CP C011201gP gii2222CP Cii2222PWW11213PWW25413数。在本实验底板上对于 B1：W1226 匝，W13=28 匝：W544 匝，对于 B2：W1218匝，W13=27 匝，W549 匝。g01，c01分别是本级晶体管的输出电导和输出电容；gi2，ci2分别是下级晶体管的输入电导和输入电容；Yfe为晶体管的正向传输导纳。本实验所用晶体管 3DG6C 的 Y 参数，在 Vcc=+12v，IE=1mA 时，Yfe=30mS，goe=150mS，gie1mS，Coe4PF，Cie=50PF，。CPFb e 2 5 3基本关系 由图 22(b)可知，对于单级放大器有，回路总电容：CCP CP Ci120222回路总电导：ggP gP ggi21201222回路有载 QL：=1=103dB 通频带：=0回路谐振频率：fC L012放大器谐振电压增益：K。P P Ygfe12 对于多级(n)相同单调谐回路放大器，在同频调谐条件下，总增益为各级增益之积，通频带在各级 Q 相同时，随着 n 的增加而减小。即：Kv总=Kv1Kv2 Kvn 总=021 1 式中 称为带宽缩小因子，211n 4电路工作状态，电源电压 Vcc+12V，晶体管静态电流：Ie1 1mA，Ie2=098mA。(三)实验仪器 1YB1052B 高频信号发生器 1 台 2YB2174 超高频毫伏表 1 台 3BT 一 3C 频率特性测试仪 1 台(可选)4YB1713 直流稳压电源 1 台 5YB4320 双踪示波器 1 台9 6DT980 型数字三用表 1 支7 高频实验箱 1 个 (四)实验任务 1测放大器的静态工作电压，井判断各级是否工作正常。2测量单级和两级总谐振电压增益 要求：a用 YB1052B 高频信号发生器在实验电路板 ui端输入激励信号，信号频率 f450KHz，第一级激励电压约为 20mV 左右。b微调高频传输变压器的磁芯，确保两级放大器都工作在调谐状态（可置中心频率f0450KHZ）。c用 YB4320 双踪示波器监测输入输出波形，在保证不失真的条件下，用 YB2174 超高频毫伏表测量 TP101(第 1 级调谐放大器输出端，也是第 2 级放大器的输入端)或 TP102（第2 级调谐放大器输出端）的输入或输出电压值，并认真记录。d分别测量谐振回路并接的扩展电阻阻值，对选择开关 K101、K102置 1 或置 2 时的谐振增益进行观测和对比分析。e列表记录数据。3测量各级小信号谐振放大器的通频带 BW0.7。具体要求为：a分别使用扫频法和点测法进行单级和两级总谐振特性及通频带 BW0.7的测量。b保证在同步调谐的情况下进行测量，使两级都谐振在 f0450KHZ。cSW101、SW102可任意置于 1 或 2 位置，但记录时应注明。d注意，小信号谐振放大器的输入信号幅度的大小要适当，以防过载使放大器出现非线性失真。e列表记录数据井将用标准计算纸描绘出幅频特性曲线图。(五)实验报告要求：1列出所测数据，计算出单级和两级总谐振增益 Ku、通频带 BW0.7。2用坐标纸绘出谐振特性曲线并计算和标示出通频带。3对实验数据和曲线进行分析。4对实验结果进行总结分析、做出实验报告。5 回答思考题。(六)预习要求：1复习高频电子线路中有关理论。2明确实验目的、任务并拟定实验方案和步骤。(七)思考题 1放大器激励信号过大或过小对测量数据有何影响?测第一级和测第二级增益时，激励信号如何选择?2 如何判断回路是否谐振?3 K101、K102置 1 或 2 时放大器谐振增益和通频带将如何变化?4分析谐振特性不对称的原因?5当两级放大器工作在参差调谐状态时，放大器的总增益总谐振特性和通频带有何变化?6总结对比扫频测试法和逐点测试法的优缺点。10 实验一、实验一、MATLAB 仿真基本操作综合实验仿真基本操作综合实验一、实验目的：一、实验目的：认识学习基于认识学习基于 MATLAB 仿真的仿真的 M 文件程序实现与文件程序实现与 Simulink 仿真工具箱仿真仿真工具箱仿真模块调用实现的两种基本方法；模块调用实现的两种基本方法；通过实验学习掌握各类仿真仪器设备的参数设通过实验学习掌握各类仿真仪器设备的参数设置和操作使用方法。置和操作使用方法。（一一）信信号号及及其其运运算算的的 MATLAB 实实现现注意：以 M 文件方式，通过调用MATLAB 相关函数编程进行实验时，命令和程序的输入一定要在纯英文状态下，否则输入的命令将会发生错误，程序无法执行。我们可通过 MATLAB 仿真工作窗中的编辑器功能来发现和纠正各类错误。1.1 连连续续信信号号的的 MATLAB 实实现现MATLAB 提供了大量用以生成基本信号的函数，比如最常用的指数信号、正弦信号和三角波信号等就可通过 MATLAB 的内部函数命令来实现，不需要借助任何工具箱就可调用的函数。例如 MATLAB 的部分波形或图形函数，详见表一中所示：表一、部分波形函数函数产生的波形Sin正弦波Cos余弦波Square方波Saw tooth锯齿波Rectpuls非周期方波Tripuls非周期三角波Pulstran脉冲序列 表二、部分图形函数11函数图形figure生成图框axis设置坐标轴text在图上标记文字plot画图title添加图名grid网格线xlabel给 x 轴添加文本标记ylabel给 y 轴添加文本标记1 指数信号指数信号指数信号在 MATLAB 中可用 exp 函数表示，其调用形式为：tAey=A*exp(a*t)例如图 1-1 所示指数衰减信号的 MATLAB 源程序如下（取 A=1，-0.4）:%program1-1Decaying exponential signalA=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;2 正弦信号正弦信号正弦信号 Acos(*t+)和 Asin(+)分别用 MATLAB 的内部函数 cos 和00sin 表示，其调用形式为：A*cos(*t+phi)0 A*sin(*t+phi)0例如图 1-2 所示正弦信号的 MATLAB 源程序如下（取 A=1，=2，=/6）：0%program1-2SinusoidalA=1;w0=2*pi;phi=pi/6;t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft);grid on;1201234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.91012345678-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81 图 1-1 单边指数衰减信号 图 1-2 正弦信号除了内部函数外，在信号处理工具箱（Signal Prossing Toolbox）中还提供了诸如取样函数、矩形波、三角波、周期性矩形波和周期性三角波等在信号处理中常用的信号。3 取样函数取样函数取样函数 Sa(t)在 MATLAB 中用 sinc 函数表示，其定义为：Sinc(t)=sin(t)/(t)其调用形式为：Y=sinc(t)例如图 1-3 所示取样函数的 MATLAB 源程序如下：%program1-3Sample function t=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft);grid on;-10-8-6-4-20246810-0.4-0.200.20.40.60.8100.511.522.533.54-0.500.511.5图 1-3 取样函数 图 1-4 矩形波信号134 矩形脉冲信号矩形脉冲信号矩形脉冲信号在 MATLAB 中用 rectpuls 函数来表示，其调用形式为：y=rectpuls(t,width)用以产生一个幅值为 1、宽度为 width、相对于 t=0 点左右对称的矩形波信号。该函数的横坐标范围由向量 t 决定，是以 t=0 为中心向左右各展开 width/2的范围。Width 的默认值为 1。例如图 1-4 所示以 t=2T(即 t-2T=0)为对称中心的矩形脉冲信号的 MATLAB 源程序如下（取 T=1）：%program1-4Rectangular pulse signal t=0:0.001:4;T=1;ft=rectpuls(t-2*T,2*T);plot(t,ft);grid on;axis(0 4 -0.5 1.5);周期性矩形波（方波）信号在 NATLAB 中用 square 函数来表示，其调用形式为：y=square(t,DUTY)用以产生一个周期为 2、幅值为1 的周期性方波信号，其中的 DUTY 参数表示占空比（dutycycle）,即在信号的一个周期中正值所占的百分比。例如图1-5 所示实现频率为 30Hz 的周期性方波信号的 MATLAB 源程序如下：%program1-5Periodis rectangular pulse signal t=-0.0625:0.0001:0.0625;y=square(2*pi*30*t,50);%DUTY=50(percent)plot(t,y);axis(-0.0625 0.0625 -1.5 1.5);grid on-0.06-0.04-0.0200.020.040.06-1.5-1-0.500.511.5图 1-5 周期性方波信号145 三角波脉冲信号三角波脉冲信号三角波脉冲信号在 MATLAB 中用 tripuls 函数来表示，其调用形式为:y=tripuls(t,width,skew)用以产生一个最大幅度为 1、宽度为 width、斜度为 skew 的三角波信号。该函数的横坐标范围由向量 t 决定，是以 t=0 为中心向左右各展开 width/2 的范围。斜度 skew 是一个介于-1 和 1 之间的值，它表示最大幅度 1 出现在t=(width/2)skew 的横坐标位置。如图 1-6 所示三角波信号的 MATLAB 源程序如下：%program1-6Triangular pulse signal t=-3:0.001:3;ft=5*tripuls(t,4,0.5);plot(t,ft);grid on;axis(-3 3 -0.5 5);-3-2-10123-0.500.511.522.533.544.55 图 1-6 三角波信号周期性三角波信号在 MATLAB 中用 sawtooth 函数来表示，其调用形式为：y=sawtooth(t,WIDTH)用以产生一个周期为 2、最大幅度为 1、最小幅度为-1 的周期性三角波（锯齿波）信号，其中的 WIDTH 参数表示最大幅度出现的位置：在一个周期内，信号从 t=0 到 WIDTH2时函数值是从-1 到 1 线性增加的，而从 WIDTH2到 2时函数值又是从 1 到-1 线性递减的；在其他周期内依次类推。例如图1-7 所示的周期性三角波信号的 MATLAB 源程序如下：%program1-7periodic triangular pulse signal t=-5*pi:pi/10:5*pi;x=sawtooth(t,0.5);%锯齿波（或三角波）plot(t,x);axis(-16 16-1.5 1.5);grid on;15-15-10-5051015-1.5-1-0.500.511.5 图 1.7 周期性三角信号6 一般周期性脉冲信号一般周期性脉冲信号一般周期性脉冲信号在 MATLAB 中用 pulstran 函数表示，其调用形式为：y=pulstran(t,d,func)该函数基于一个名为 func 的连续函数并以之为一个周期，从而产生一串周期性的连续函数（func 函数可自定义）。该 pulstran 函数的横坐标范围由向量 t指定，而向量 d 用于指定周期性的偏移量（即各个周期的中心点），这样这个func 函数会被计算 length(d)次，并且整个 pulstran 函数的返回值实际上就相当于：y=func(t-d(1)+func(t-d(2)+从而实现一个周期性脉冲信号的产生。函数 pulstran 的更一般调用形式为：y=pulstran(t,d,func,p1,p2,)其中的 p1,p2,为需要传送给 func 函数的额外输入参数值（除了变量 t 之外），如上述的 rectuuls 函数需要 width 这个额外参数,tripuls 函数需要 width 和skew 这两个额外参数，即整个 pulstran 函数的返回值实际上相当于：y=func(t-d(1),p1,p2,)+func(t-d(2),p1,p2,)+例如图 1-8 所示周期性矩形脉冲信号和周期性三角波信号的 MATLAB 源程序如下：%program1-8Periodic pulse generatort=0:1e-3:1;%1kHz sample freq for 1secd=0:1/4:1;%4Hz repetition freqy=pulstran(t,d,rectpuls,0.1);%脉冲系列定义为周期性矩形波figure(1);plot(t,y);grid on;axis(0,1,-0.1,1.1);%生成图形、设置栅格与坐标16t=0:1e-3:1;%1kHz sample freq for 1secd=0:1/3:1;%3Hz repetition freqy=pulstran(t,d,tripuls,0.2);%脉冲系列定义为周期性三角波figure(2);plot(t,y);grid on;axis(0,1,-0.1,1.1);00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.20.40.60.8100.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.20.40.60.81