2016年11月2日星期三
2-1 平稳随机过程)(t ξ的自相关函数为τ
ξτ32)(-=e
R 试求:
⑴)(t ξ的功率谱密度)(ωξP ;⑵)(t ξ的平均功率S 和直流功率0S ; ⑶)(t ξ的方差2
σ。
2-2 已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为
2
n ,经过一个冲激响应为)(t h 的线性系统后输出为)(t x ,若已知)(t h 的能量为h E ,求)(t x 的功率。
2-3 设一低通滤波器的冲激响应为)0()(>=-t e
t h at
,在其输入端加上零均值白噪声)
(t X 的自相关函数)()(τδτ=X R ,试求滤波器输出过程)(t Y 的下列参数:
⑴数学期望Y a ;⑵功率谱密度)(ωY P ;⑶自相关函数)(τY R ;⑷总平均功率Y S 。
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1024768?个像素组成。设每个像素为16bit 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30dB ,为传送彩色图像所需信道带宽为多少?(注:
2log 3.32lg x x =)
5-1 已知一调制信号V t t m )102cos(5)(3
?=π,它所产生的调角波具有
)](cos[)(t t A t s c m ?ω+=的形式。试求:
⑴ 若为FM 波,要求调频指数10=f m ,最大频偏ω?、带宽B 、调频灵敏度F K 及FM 波表达式;
⑵ 若为PM 波,要求调相指数rad m p 10=,最大频偏m ax ?、带宽B 、调频灵敏度P K 及
PM 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FM 波和PM 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)(t n 为加性高斯白噪声,单边功率谱密度为Hz W n /106
0-=;)(t s m 为已调信号,载波频率MHz f c 1=,对应的调制信号)(t m 的最高频率为KHz f H 5=。带通滤波器为理想,试分别计算DSB (KW S i 1=,相干解调)、SSB (KW S i 1=,相干解调)、AM (两边带功率KW P f 1=,载波功率KW P c 4=,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0f 及带宽B ; (2)解调器输入端信噪比i i N S /; (3)调制制度增益G ;
(4)解调器输出端信噪比00/N S 。
6-1 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
HDB
3
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100000000001100001
用取代节
添加极性
HDB3
HDB解码举例
6-3
3
HDB+10-1000-1+1000+1-1+1-100-1+10 3
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。Q 101、Q 102选用3DG6C 或S9018。级间耦合变压器B 101、B 102的初级采用部分接入方式,调节 B 101、B 102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(R 4104或R 110),可通过SW 101、SW 102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B 1或B 2的初级电感;C 为回路外接电容;g z 为回路外接电导;g 为电感线圈损耗电导,其值为 g Q z =
1
ρ,Q 0为电感线圈的品质因数;
I P I PY U fe S 011011==;g P
g 0112
01'=; C P C 011201'=;g P g i i 2222'=;C P C i i 2222'=;式中P W W 11213=
,P W W 254
13
=称为接入系数。在本实验底板上对于B 1: W 12=26匝,W 13=28匝:W 54=4匝,对于 B 2:W 12=18匝,W 13=27匝,W 54=9匝。g 01,c 01分别是本级晶体管的输出电导和输出电容;g i2,c i2分别是下级晶体管的输入电导和输入电容;Y fe 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V cc =+12v ,I E =1mA 时,Y fe =30mS ,g oe =150mS ,g ie =1mS ,C oe =4PF ,Cie=50PF ,C PF b e '=?25。 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:C C P C P C i ∑=++12
022
2 回路总电导:g g P g P g g i ∑=+++21201222 回路有载Q L :
3dB 通频带:
回路谐振频率:f C L
01
2=π∑
放大器谐振电压增益:K 。=
P P Y g fe 12∑
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=Kv 1·Kv 2....Kvn
式中 2
11n
- 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:Ie 1= 1mA , Ie 2=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u i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=450KH Z)。
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=450KH Z。
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K u、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:
1.指数信号
指数信号t Ae α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(0ω*t+?)和Asin(0ω+?)分别用MATLAB 的内部函数cos 和sin 表示,其调用形式为: A*cos(0ω*t+phi)
A*sin(0ω*t+phi)
例如图1-2所示正弦信号的MATLAB 源程序如下(取A=1,0ω=2π,?=π/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(πt)/(πt)
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2π、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)