现代通信原理试题及答案.doc

2016年11月2日星期三21 平稳随机过程的自相关函数为试求：的功率谱密度；的平均功率S和直流功率；的方差。22 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后输出为，若已知的能量为，求的功率.23 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的自相关函数，试求滤波器输出过程的下列参数：数学期望；功率谱密度;自相关函数；总平均功率.4-1 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：） 5-1 已知一调制信号，它所产生的调角波具有的形式。试求： 若为波，要求调频指数，最大频偏、带宽、调频灵敏度及波表达式; 若为波，要求调相指数,最大频偏、带宽、调频灵敏度及波表达式； 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。5-2 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,单边功率谱密度为；为已调信号,载波频率，对应的调制信号的最高频率为。带通滤波器为理想，试分别计算DSB（，相干解调）、SSB（，相干解调）、AM（两边带功率,载波功率，包络检波）三种情况下的下列参数:（1）带通滤波器的中心频率及带宽B；（2）解调器输入端信噪比；（3)调制制度增益G；（4）解调器输出端信噪比.61 原信码如下表所示，请将下表填写完整。序号123456789101112131415161617181920212223信码100000110000100000000011加取代节添加极性62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100000000001100001用取代节添加极性HDB363 解码举例+10-1000-1+1000+11+11001+10原信码实验一 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2-2(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；式中，称为接入系数。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,. 3基本关系 由图22（b）可知，对于单级放大器有，回路总电容：回路总电导：回路有载QL： 3dB通频带： 回路谐振频率：放大器谐振电压增益：K。 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=Kv1Kv2Kvn 式中 称为带宽缩小因子, 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 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。实验一、MATLAB仿真基本操作综合实验一、实验目的：认识学习基于MATLAB仿真的M文件程序实现与Simulink仿真工具箱仿真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置和操作使用方法。（一） 信号及其运算的MATLAB实现注意: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连续信号的MATLAB实现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 指数信号指数信号在MATLAB中可用exp函数表示，其调用形式为:y=Aexp（at）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）：%program11Decaying 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Acos（t+)和Asin(+)分别用MATLAB的内部函数cos和sin表示，其调用形式为： Acos(t+phi） A*sin（*t+phi)例如图12所示正弦信号的MATLAB源程序如下（取A=1,=2，=/6)：program12SinusoidalA=1;w0=2pi； phi=pi/6；t=0：0。001:8;ft=A*sin(w0*t+phi）；plot（t,ft);grid on; 图11 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13所示取样函数的MATLAB源程序如下： %program13Sample function t=-3*pi：pi/100：3pi; ft=sinc（t/pi）; plot（t,ft）;grid on;图13 取样函数 图14矩形波信号4 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14所示以t=2T(即t2T=0）为对称中心的矩形脉冲信号的MATLAB源程序如下（取T=1)： %program14Rectangular pulse signal t=0：0。001：4; T=1; ft=rectpuls(t2T,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15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*pi30t,50);DUTY=50（percent) plot（t,y）;axis（0.0625 0。0625 1。5 1.5)；grid on图1-5周期性方波信号5 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： program16Triangular 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)； 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17所示的周期性三角波信号的MATLAB源程序如下： %program1-7periodic triangular pulse signal t=5pi:pi/10：5pi； x=sawtooth(t,0。5）； %锯齿波（或三角波） plot（t，x）；axis(16 16 1.5 1。5)；grid on； 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（td(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（td（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：%program18Periodic pulse generatort=0:1e3：1； %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t=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);9