《时域通信实验》PPT课件.ppt

Deshuang Zhao Email： ; Tel: 028-83203260 Institute of Applied Physics, School of Physical Electronics, UESTC Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 时域微波通信实验 (Spring 2013) 10/13/2020 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 10/13/2020 主要讲解内容 时域通信基本原理 时间反演通信原理 实验通信演示系统 实验设计 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1 时域通信原理 10/13/2020 1. 基于语音传输的无线电系统最简结构 图 1. 简单的时域通信系统 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 10/13/2020 不足之处 ： a.天线的效率低，导致传输距离有限 天线的辐射效率和天线的尺寸相关，只有天线的尺寸和 波长可比拟的时候，天线才能提高效率，辐射较大功率的 能量。 基带信号频率太低，以语言频率为例： 3003400Hz 对应波长太长： 881000km 工程上很难实现该尺寸的高效率天线 b.不能多路传输，信息传输速度慢 由于未采用解调技术，当发射机使用多路信号时，接收 机会同时接收的多个信号，影响用户收听。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.2 调制载波通信系统 10/13/2020 天线 前置 放大 功率 放大 （ a）发射机 基带 信号 功率 放大 前置 放大 （ b）接收机 天线 基带 信号 滤波 调制 载波 滤波 解调 载波恢复 选频 滤波 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 10/13/2020 特点：增加了调制解调技术 有益效果 a.采用高的载频可以有效提高天线的辐射效率，传 输距离更远。 b. 通过选用不能的载波频率可以实现在同一空间同 一时刻多路传输（频分复用），信息传输速度更快。 不足之处： 由于选频所使用的滤波器具有有限的 Q值，需要 添加频道间隔才能良好的选频，因此降低了频谱利 用率。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.3 无线传输结构（频域） 10/13/2020 功率 放大 解 调 （ b）接收机 天线 基带 信号 本振 选频 滤波 滤 波 混 频 滤 波 天线 前置 放大 功率 放大 （ a）发射机 基带 信号 调 制 本振 滤 波 混 频 滤 波 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 10/13/2020 特点：增加混频技术 发射机： 基带信号先经一个频率较低的载波调制、 滤波之后，得到中频再经上混频，获得射频信号再 由天线发射。 接收机： 天线接收射频信号先经下混频到中频， 再解调得到基带信号 有益效果：大大提高了频谱利用率 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.4 时域脉冲通信 10/13/2020 图 2 超宽带无线通信系统 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.5 A/D 与编码 10/13/2020 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.6 脉冲源设计 10/13/2020 （ 1） 高斯源 w0 = exp(-(t./tau).2) （ 2） 1阶高斯源 w1=w0(2:end)-w0(1:end-1); 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 - 0 . 1 - 0 . 0 8 - 0 . 0 6 - 0 . 0 4 - 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.6 脉冲源设计 10/13/2020 （ 3） 2阶高斯源 w2=w1(2:end)-w1(1:end-1); （ 4） 调制高斯源 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 - 0 . 0 2 - 0 . 0 1 5 - 0 . 0 1 - 0 . 0 0 5 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 w0 = exp(-(tmp./tau).2).*cos(2*pi*fc*tmp); 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 1 1 . 5 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.7 脉冲调制 10/13/2020 （ 1） OOK（ On-OFF Keying） 1 0 1 0 0 脉冲源 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.7 脉冲调制 10/13/2020 （ 2） PAM （ Pulse Amplitude Modulation) 1 0 1 0 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.7 脉冲调制 10/13/2020 (3)BPM(Binary Phase Modulation) 1 0 1 0 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.7 脉冲调制 10/13/2020 (4) PPM (Pulse Position Modulation) 0 1 1 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.8 无线传播 10/13/2020 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 1.9 解调 10/13/2020 相关解调 多径延 迟波形 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 2. 时间反演通信原理（系统结构） 10/13/2020 时间反演 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 2. 时间反演通信原理（解调） 10/13/2020 相关解调 时间聚 焦波形 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 3.实验通信演示系统 10/13/2020 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 4. 实验设计 10/13/2020 第 1组： （ 1） 采用 Matlab语音函数，采集一段来自笔记本或台式 计算机声卡的语音数据，并将其转换为二进制码。 （ 2） 采用 PPM调制 ,将二进制语音数据调制到 2阶高斯脉 冲上（注意总数据长度不要超过 10M点） （ 3）以 2阶高斯脉冲作为模板，采用相关解调，对调制后 的语音数据进行解调。 （ 4）采用 matlab函数，将解调后的数据进行播放。 （ 5）利用实验室仪器设备，进行无线通信实验。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 4. 实验设计 10/13/2020 第 2组： （ 1） 采用 Matlab语音函数，采集一段来自笔记本或台式 计算机声卡的语音数据，并将其转换为二进制码。 （ 2） 采用 BPM调制 ,将二进制语音数据调制到 2阶高斯脉 冲上（注意总数据长度不要超过 10M点） （ 3）以 2阶高斯脉冲作为模板，采用相关解调，对调制后 的语音数据进行解调。 （ 4）采用 matlab函数，将解调后的数据进行播放。 （ 5）利用实验室仪器设备，进行无线通信实验。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 4. 实验设计 10/13/2020 第 3组： （ 1） 采用 Matlab语音函数，采集一段来自笔记本或台式 计算机声卡的语音数据，并将其转换为二进制码。 （ 2） 采用 OOK调制 ,将二进制语音数据调制到 2阶高斯脉 冲上（注意总数据长度不要超过 10M点， bit码速率小于 1Mbps） （ 3）以 2阶高斯脉冲作为模板，采用相关解调，对调制后 的语音数据进行解调。 （ 4）采用 matlab函数，将解调后的数据进行播放。 （ 5）利用实验室仪器设备，进行无线通信实验。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 4. 实验设计 10/13/2020 第 4组： （ 1） 采用 Matlab文本函数，将一段文字转换为二进制码。 （ 2） 采用 OOK调制 ,将二进制语音数据调制到 2阶高斯脉 冲上（注意总数据长度不要超过 10M点） （ 3）以 2阶高斯脉冲作为模板，采用相关解调，对调制后 的语音数据进行解调。 （ 4）采用 matlab函数，将解调后的数据恢复为文本。 （ 5）利用实验室仪器设备，进行无线通信实验。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 4. 实验设计 10/13/2020 第 5组： （ 1） 采用 Matlab文本函数，将一段文字转换为二进制码。 （ 2） 采用 BPM调制 ,将二进制语音数据调制到 2阶高斯脉 冲上（注意总数据长度不要超过 10M点） （ 3）以 2阶高斯脉冲作为模板，采用相关解调，对调制后 的语音数据进行解调。 （ 4）采用 matlab函数，将解调后的数据恢复为文本。 （ 5）利用实验室仪器设备，进行无线通信实验。 电子科技大学计算电磁学实验室 ， Computational Electromagnetics Laboratory, UESTC 4. 实验设计 10/13/2020 第 6组： （ 1） 采用 Matlab文本函数，将一段文字转换为二进制码。 （ 2） 采用 PPM调制 ,将二进制语音数据调制到 2阶高斯脉 冲上（注意总数据长度不要超过 10M点） （ 3）以 2阶高斯脉冲作为模板，采用相关解调，对调制后 的语音数据进行解调。 （ 4）采用 matlab函数，将解调后的数据恢复为文本。 （ 5）利用实验室仪器设备，进行无线通信实验。