现代通信原理试题及答案.doc

2016年11月2日星期三
2—1 平稳随机过程的自相关函数为试求：
⑴的功率谱密度；⑵的平均功率S和直流功率；
⑶的方差。
2—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后输出为，若已知的能量为，求的功率.
2—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的自相关函数，试求滤波器输出过程的下列参数：
⑴数学期望；⑵功率谱密度;⑶自相关函数；⑷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：
⑴ 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;
⑵ 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；
⑶ 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.
6—1 原信码如下表所示，请将下表填写完整。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
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13
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15
16
16
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23
信码
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0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
加取代节

添加极性

6—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
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
用取代节

添加极性

HDB3

6—3 解码举例

+1
0

-1
0
0
0
-1
+1
0
0
0
+1
—1
+1
—1
0
0
—1
+1
0
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： W12＝26匝，W13=28匝:W54＝4匝,对于 B2：W12＝18匝，W13=27匝，W54＝9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，gie＝1mS，Coe＝4PF，Cie=50PF,.
3．基本关系
由图2—2（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=Kv1·Kv2．．．．Kvn

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=0．98mA。
(三）实验仪器
1．YB1052B高频信号发生器 1台
2．YB2174超高频毫伏表 1台
3．BT一3C频率特性测试仪 1台 （可选)
4．YB1713直流稳压电源 1台
5．YB4320双踪示波器 1台
6．DT980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 f＝450KHz,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f0＝450KHZ）。
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f0＝450KHZ。
c．SW101、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=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 signal
A=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： A＊cos(＊t+phi）
A*sin（*t+phi)
例如图1—2所示正弦信号的MATLAB源程序如下（取A=1,=2，=/6)：
％program1—2Sinusoidal
A=1;w0=2＊pi； phi=pi/6；
t=0：0。001:8;
ft=A*sin(w0*t+phi）；
plot（t,ft);grid on;
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;
图1—3 取样函数 图1—4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1—4所示以t=2T(即t—2×T=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
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：
％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])；
‘
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WIDTH×2时函数值是从-1到1线性增加的，而从WIDTH×2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；
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（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 generator
t=0:1e—3：1； %1kHz sample freq for 1sec
d=0：1/4:1； ％4Hz repetition freq
y=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 1sec
d=0:1/3:1; ％3Hz repetition freq
y=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]);
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