【正文】 及實(shí)時(shí)控制等功能 。 學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包 ， 控制工具包 ， 信號(hào)處理工具包 ， 通信工具包等都屬于此類 。 MATLAB 產(chǎn)生的歷史背景 在 70 年代中期 ,Cleve Moler 博士和其同事在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和 LINPACK的 FORTRAN子程序庫(kù) .EISPACK是特征值求解的 FOETRAN程序庫(kù) ,LINPACK 是解線性方程的程序庫(kù) .在當(dāng)時(shí) ,這兩個(gè)程序庫(kù)代表矩陣運(yùn)算的最高水平 . 到 70 年代后期美國(guó) New Mexico 大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的 Cleve Moler 利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫 EISPACK 和 LINPACK 的接口程序 .在以后的數(shù)年里 ,MATLAB 在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用 ,并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳 。 1983 年春天 ,Cleve Moler 和 Cleve Moler,Steve Bangert 一起 ,用 C 語(yǔ)言開發(fā)了第二代專業(yè)版 .這一代的 MATLAB 語(yǔ)言同時(shí)具備了數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示化的功能 . 1984年 ,Cleve Moler和 John Little成立了 Math Works公司 ,正式把 MATLAB推向市場(chǎng) ,并繼續(xù)進(jìn)行 MATLAB 的研究和開發(fā) . 在當(dāng)今 30 多個(gè)數(shù)學(xué)類科 技應(yīng)用軟件中 ,就軟件數(shù)學(xué)處理的原始內(nèi)核而言 ,可分為兩大類 .一類是數(shù)值計(jì)算型軟件 ,如 MATLAB,Xmath,Gauss 等 ,這類軟件長(zhǎng)于數(shù)值計(jì)算 ,對(duì)處理大批數(shù)據(jù)效率高 。另一類是數(shù)學(xué)分析型軟件 ,Mathematica,Maple 等 ,這類軟件以符號(hào)計(jì)算見長(zhǎng) ,能給出解析解和任意精確解 ,其缺點(diǎn)是處理大量數(shù)據(jù)時(shí)效率較低 .MathWorks 公司順應(yīng)多功能需求之潮流 ,在其卓越數(shù)值計(jì)算和圖示能力的基礎(chǔ)上 ,又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號(hào)計(jì)算 ,文字處理 ,可視化建模和實(shí)時(shí)控制能力 ,開發(fā)了適合多學(xué)科 ,多部門要求的新一代科技應(yīng)用軟件 ,MATLAB 以經(jīng)占據(jù)了數(shù)值軟件市場(chǎng)的主導(dǎo)地位 . 時(shí)至今日，經(jīng)過(guò) MathWorks 公司的不斷完善， MATLAB 已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大大大型軟件。在國(guó)外， MATLAB 已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗(yàn)。在歐美等高校， MATLAB 已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動(dòng)控制理論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理，時(shí)間序列分析，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具 。 MATLAB 的語(yǔ)言特點(diǎn) 一種語(yǔ)言之所以能如此迅速地普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語(yǔ)言的特點(diǎn)，正如 同 FORTRAN 和 C 等高級(jí)語(yǔ)言使人們擺脫了需要直接對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源進(jìn)行操作一樣，被稱作為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的 MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來(lái)。 MATLAB 最突出的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔。 MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語(yǔ)言的冗長(zhǎng)代碼。MATLAB 給用戶帶來(lái)的是最直觀，最簡(jiǎn)潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下簡(jiǎn)單介紹一下 MATLAB的主要特點(diǎn)。 1）語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富 2）運(yùn)算符豐富。 3） MATLAB 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句（如 for 循環(huán)， while 循環(huán)， break 語(yǔ)句和 if 語(yǔ)句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?4）程序限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。 5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。 6） MATLAB 的圖形功能強(qiáng)大。 7）煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 MATLAB 的缺點(diǎn)是，它和其他高級(jí)程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。 8）功能強(qiáng)大的工具箱 。 9）源程序的開放性。 信號(hào)發(fā)生器的 發(fā)展及 現(xiàn)狀 在七十年代前，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波等幾種常用標(biāo)準(zhǔn)波形，產(chǎn)生其它波形時(shí)，需要采用較復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法。這 個(gè)時(shí)期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等缺點(diǎn)，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形，則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。同時(shí)，主要表現(xiàn)為兩個(gè)突出問(wèn)題，一是通過(guò)電位器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，因此很難將頻率調(diào)到某一固定值 。二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。 在七十年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用處理 器 A/D 和 D/A，硬件和軟件使波形發(fā)生器的功能擴(kuò)大，產(chǎn)生更加復(fù)雜的波形。這時(shí)期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器對(duì) DAC 的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。 信號(hào)發(fā)生的主要實(shí)現(xiàn)方法根 據(jù)實(shí)現(xiàn)思路可以分為模擬式和數(shù)字式，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法可以分為直接法、鎖相法、直接數(shù)字法和混合法四種。 直接法是優(yōu)點(diǎn)是速度快，相位噪聲底，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多。鎖相法所采用的鎖相頻率合成技術(shù)在近年發(fā)展較快，應(yīng)用也較廣泛，但其頻率轉(zhuǎn)換速度不快，電路控制復(fù)雜，這使得該技術(shù)的應(yīng)用受到了一定的限制。直接數(shù)字法是采用直接數(shù)字合成 (DDS)的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生。該技術(shù)具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高、易于控制的突出特點(diǎn)。在信號(hào)發(fā)生的幾種技術(shù)當(dāng)中，直接數(shù)字合成技術(shù)出現(xiàn)得最晚，但近年來(lái)發(fā)展得最快。隨著大規(guī)模集成技術(shù)和數(shù)?；旌闲盘?hào)集成技 術(shù)的發(fā)展，單片集成的 DDS 芯片紛紛出現(xiàn)，在應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)大有后來(lái)居上的勢(shì)頭?；旌戏▌t是指采用以上方法中的兩種及兩種以上的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生。 隨著現(xiàn)代信息事業(yè)的發(fā)展，測(cè)試對(duì)象不斷豐富，現(xiàn)代通信系統(tǒng)和電子系統(tǒng)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求，進(jìn)而對(duì)信號(hào)發(fā)生器也提出了更高的要求。我們將當(dāng)前業(yè)內(nèi)對(duì)信號(hào)發(fā)生部件的要求大致歸納為以下四點(diǎn) :(1)高頻譜純度、寬頻帶。 (2 ) 快速和多點(diǎn)頻率捷變。 (3 )系列化、模塊化。 (4 )小型化和工程化。 隨著現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)和信號(hào)處理等技術(shù)的發(fā)展，極大促進(jìn)了數(shù)字化技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器中的 應(yīng)用，使原有的模擬信號(hào)處理逐步被數(shù)字信號(hào)處理所代替，從而擴(kuò)充了儀器信號(hào)的處理能力，提高了信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確度、精度和變換速度，克服了模擬信號(hào)處理的諸多缺點(diǎn)，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器隨之發(fā)展起來(lái)。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 論文的主要研究?jī)?nèi)容 研究相關(guān)理論，并根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，意在設(shè)計(jì)一個(gè)通用的多路任意波形信號(hào)發(fā)生器，該系統(tǒng)由兩部分組成 : 本論文圍繞第一部分?jǐn)?shù)據(jù)處理、信號(hào)產(chǎn)生部分設(shè)計(jì)而展開，基于 對(duì) 的三種仿真方式介紹引出信號(hào)發(fā)生器的 Matlab 應(yīng)程序設(shè)計(jì)。其主要工作如下 ： 第一章緒論 介紹了本論文的研究背景和立題 意義，強(qiáng)調(diào)了通信信號(hào)發(fā)生器的重要性，概述了 信號(hào)發(fā)生器的及 MATLAB 仿真技術(shù) 的發(fā)展和現(xiàn)狀，提出了本文的研究?jī)?nèi)容，闡述了本文的主要工作。 第二章信號(hào)發(fā)生器的理論部分 在本章中主要簡(jiǎn)單介紹了信號(hào)發(fā)生器的理論以及分類，研究了 ASK、 PSK、 FSK 和代縣白噪聲等常規(guī)信號(hào)的時(shí)頻域表達(dá)式、調(diào)制方法。為設(shè)計(jì)通信信號(hào)發(fā)生器奠定了技術(shù)和理論的基礎(chǔ)。為后面用 MATLAB 實(shí)現(xiàn) ASK、 PSK、 FSK 信號(hào)奠定了理論基礎(chǔ)。 第三章 MATLAB 的三種仿真辦法 本文分析了線性模擬調(diào)制的數(shù)學(xué)模型，采用基于 Matlab 7． 0的三種仿真方法對(duì) AM調(diào)制進(jìn)行仿真，以實(shí)例闡述了三種仿真方法的特點(diǎn)。最后，在實(shí)例分析的基礎(chǔ)上對(duì)三種方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較。結(jié)果表明，三種方法各有優(yōu)劣，基于 Simulink仿真模型能夠反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，基于 GUI的可視化界面具有很好的演示效果，都為通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究提供了強(qiáng)有力的工具，也為通信系統(tǒng)理論的教學(xué)和學(xué)習(xí)提供了有力的工具。 第四章 信號(hào)發(fā)生器的 MATLAB 仿真實(shí)現(xiàn) 介紹了 Matlab 軟件實(shí)現(xiàn)的程序編程的情況，重點(diǎn)介紹了信號(hào)的軟件產(chǎn)生 ，其中包括ASK、 PSK、 FSK 等信號(hào)以及 AM、 DSB 、 SSB 等信號(hào)。同時(shí)用 Simulink 產(chǎn)生的線性調(diào)制系統(tǒng)可以產(chǎn)生 AM、 DSB 、 SSB、 VSB 等線性調(diào)制系統(tǒng) 的任意波形信號(hào)等波形。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 第二章 信號(hào)發(fā)生器的理論部分 信號(hào)發(fā)生器分類 簡(jiǎn)介 信號(hào)發(fā)生器按輸出波形可分為正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器和任意波形發(fā)生器等。按其產(chǎn)生頻率的方法又可分為調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器、鎖相信號(hào)發(fā)生器和合成信號(hào)發(fā)生器。 調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器是由調(diào)諧振蕩器構(gòu)成，傳統(tǒng)調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器都是由調(diào)諧振蕩器和統(tǒng)調(diào)的調(diào)幅放大器 (輸出放大器 )加上一些指示電路構(gòu)成。這種信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頻率范 圍窄，而且可靠性、穩(wěn)定性較差，波形失真比較大。隨著集成電路的迅速發(fā)展，高性能的集成電路越來(lái)越多，這類信號(hào)發(fā)生器的性能有所改善。一般這種信號(hào)發(fā)生器只能手動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)換量程，不僅體積大，而且可靠性和準(zhǔn)確度很難進(jìn)一步提高，頻率準(zhǔn)確度一般在 %以下?，F(xiàn)代電子測(cè)量對(duì)信號(hào)發(fā)生器的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度要求越來(lái)越高，要求在較寬的頻率范圍內(nèi)獲得高穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的輸出信號(hào)。因此調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器己經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代電子測(cè)量的需要。另外，這類信號(hào)發(fā)生器只能產(chǎn)生規(guī)則波形，如方波、三角波、 TTL 信號(hào)和正弦波。進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)則對(duì)信號(hào)發(fā)生器的輸 出波形提出了各種各樣的要求，采用純模擬的方法很難滿足實(shí)驗(yàn)的要求。 鎖相信號(hào)發(fā)生器是由調(diào)諧振蕩器通過(guò)鎖相的方法獲得輸出信號(hào)的信號(hào)源。這類信號(hào)發(fā)生器頻率的精度和穩(wěn)定度很高，但要實(shí)現(xiàn)快速和數(shù)控比較困難，同時(shí)輸出信號(hào)的頻率分辨率較差。實(shí)現(xiàn)高分辨率的信號(hào)發(fā)生器，采用鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)有一定的難度，尤其是覆蓋低頻和高頻的信號(hào)發(fā)生器采用鎖相實(shí)現(xiàn)比較困難。 合成信號(hào)發(fā)生器是采用頻率合成方法構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生器。合成信號(hào)發(fā)生器中使用一個(gè)晶體參考頻率源，所需的各種頻率都由它經(jīng)過(guò)分頻、混頻和倍頻后得到的，因而合成器輸出頻率的穩(wěn)定性和精度與 參考源一樣，現(xiàn)在絕大多數(shù)頻率合成技術(shù)都使用這種合成方法。這類信號(hào)發(fā)生器具有頻率穩(wěn)定度高、分辨率高、輸出信號(hào)頻率范圍寬、頻率易于實(shí)現(xiàn)程序控制、可以實(shí)現(xiàn)多種波形輸出及頻率顯示方便等優(yōu)點(diǎn)。近 10 年間，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點(diǎn)，成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。具體體現(xiàn)在頻率范圍寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生寬帶正交信號(hào)及其他多種調(diào)制信號(hào)、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有極高的性價(jià)比。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)發(fā)生器存在可靠性差、體積大、不能實(shí)現(xiàn)數(shù)控 等缺點(diǎn)。模擬 信號(hào)發(fā)生器與模擬信號(hào)發(fā)生器相比，具有很大的優(yōu)勢(shì)。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 常規(guī)信號(hào) 通信的根本任務(wù)是遠(yuǎn)距離傳遞信息，因此如何準(zhǔn)確地傳輸數(shù)字信息是數(shù)字通信的一個(gè)重要組成部分。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對(duì)象通常是二元數(shù)字信息，它可能來(lái)自計(jì)算機(jī)、電傳打字機(jī)或其他數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字代碼，也可能來(lái)自數(shù)字電話終端的脈沖編碼信號(hào)。設(shè)計(jì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的基本考慮是選擇一組有限的離散的波形來(lái)表示數(shù)字信息。這些離散波形可以是未經(jīng)調(diào)制的不同電平信號(hào)，也可以是調(diào)制后的信號(hào)形式。由于未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號(hào)占據(jù)的頻帶通常從直流和低 頻開始，因此稱為數(shù)字基帶信號(hào)。在某些有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳送，我們稱之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。而在另外一些信道，特別是無(wú)線信道和光信道中，