【正文】 生 SSB 信號(hào)的頻譜可表示為： （ 2）用相移法形成 SSB 信號(hào) SSB 信號(hào)的時(shí)域表示式為： 用相移法形成單邊帶信號(hào)原理框圖如下圖 所示。對(duì) 比原調(diào)制信號(hào)和 DSB 解調(diào)信號(hào)可以看出 DSB 解調(diào)信號(hào)與原始信號(hào)波形無差別，只是幅度大小不同，說明解調(diào)出的波形是正確的。 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 20 圖 在相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)下添寫相關(guān)的程序，運(yùn)行后輸入抽樣頻率后便可以得到相關(guān)的仿真波形。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中往往采用非均勻量化。下面三幅圖中非常清晰的表示出了均勻量化和非均勻量的區(qū)別，量化級(jí)數(shù)越大，誤差也就越小， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論 部分 相符合，可見設(shè)計(jì)的界面合理可用 ，且加深了我們對(duì)均勻量化和非均勻量 化的理解。設(shè)置好相關(guān)功能鍵的屬性后調(diào)整界面布局，得到如下圖 左圖的編輯界面，運(yùn)行后就可以得到如下圖 右邊的圖形界面。與單極性非歸零碼不同， RZ 碼發(fā)送 1 時(shí)高電平在整個(gè)碼元期間 T 內(nèi)只持續(xù)一段時(shí)間 t，在其余時(shí)間則返回 到零電平，發(fā)送 0 時(shí)也是用零電平表示。差分曼徹斯特（ Manchester）碼也使用中央時(shí)刻的電平跳 變來表示信息，但與曼徹斯特（ Manchester）碼不同的是對(duì)于信息 1 則前半時(shí)間與前一碼元的后半時(shí)間電平相同，在中央處再跳變，對(duì)于信息0 則前半時(shí)間的電平與前一碼元的后半時(shí)間電平相反。 眼圖 GUI 編輯界面 重新建立一個(gè)新的 GUI 工程，保存為 yantu，在編輯界面中添加四個(gè)按鍵，一個(gè)文本編輯框，一個(gè)按鍵組，三個(gè)坐標(biāo)軸，并設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)，方法同上面講到的一樣這里就不再重復(fù)，注意要在主界面中數(shù)字基帶傳輸菜單下的子菜單眼圖的回調(diào)函數(shù)下添加如下程序： h=gcf。當(dāng)碼間串?dāng)_十分嚴(yán)重時(shí)，眼圖會(huì)完全閉合起來，系統(tǒng)不可能無誤工作，所以必須對(duì)碼間串?dāng)_進(jìn)行糾正。 2FSK 如同兩個(gè)不同頻率交替發(fā)送的 ASK 信號(hào)，因此 2FSK 信號(hào)的時(shí)域波形表達(dá)式為： ? ? ? ? ? ? tnTtgatnTtgatS n Snn SnF SK 212 c osc os ?? ?????? ???????? ?? ?? 其中 11 2 f??? ， 22 2 f?? ? ， na 是 na 的反碼。滾降系數(shù) ? 的不同，升余弦滾降系統(tǒng)的眼圖有較大的區(qū)別，當(dāng)滾降系數(shù) ? =1 時(shí)，產(chǎn)生的眼圖效果最好，此時(shí)系統(tǒng)性能最好。 圖 圖 眼圖原理及仿真 1. 升余弦滾降信號(hào)。便可由主界面切換到三元碼的 GUI 界面。這種碼兼有雙極性和歸零的特點(diǎn)。通常把數(shù)字信息的電脈沖表示的過程稱為碼型編碼或碼型變換，在有線信道中傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)又稱為線路傳輸碼型。 圖 A 律 PCM 編碼原理 1） A 律 13 折線 采用折線法逼近 A 律已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)。 2） ? 律對(duì)數(shù)壓縮特性定義為： ? ? ? ?)1ln(1ln ????? xxf 式中 ? 為壓縮系數(shù)。 當(dāng) 抽樣頻率 選為 4Hz 時(shí)，測試結(jié)果如圖 右圖 所示，采樣頻率較高，抽樣信號(hào)的時(shí)間間隔較小， 此時(shí)抽樣 信號(hào)就能較好的反應(yīng) 出 模擬信號(hào)的變化，從 抽樣信號(hào)的頻譜圖 可以看到抽樣信號(hào)的頻譜沒有發(fā)生混疊 ，也能無失真的 恢復(fù)出原始信號(hào) 。脈沖編碼調(diào)制（ PCM）是波形編碼中最重要的一種方式，其在光纖通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中均有著極為廣泛的應(yīng)用。 if strcmp(button,’是 ’) h=gcf?？梢?DSB信號(hào)實(shí)質(zhì)上就是基帶信號(hào)與載波直接相乘，其時(shí)域和頻域表示式分別為： m(t) 0A0A twccos )(tSAM twccos LPF )(0tm 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 14 DSB 信號(hào)的包絡(luò)不再與 成正比，故不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，需要采用相干解調(diào)；除不再含有載頻分量離散譜外， DSB 信號(hào)的頻譜與 AM 信號(hào)的完全相同，仍由上下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成。 %關(guān)閉主界面 quit。 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸包含了二元碼、三元碼、眼圖 3 個(gè)子模塊 。用戶通過一定的方法如鼠標(biāo)、鍵盤等選擇、激活這些圖 形對(duì)象，使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生某種動(dòng)作或者變化（比如計(jì)算、繪圖等）。 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 7 設(shè)計(jì)軟件介紹 MATLAB 簡介 Matlab 是由 美國 Math Works 公司于 1984 年推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算可視化軟件， 它 集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，被稱為第四代計(jì)算機(jī)語言，是目前國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計(jì)算軟件，具有強(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。 關(guān)鍵詞： 通信原理； MATLAB；仿真； GUI 設(shè)計(jì)。 本論文文中介紹了模擬線性調(diào)制、模擬 信號(hào)波形編碼、數(shù)字信號(hào)基帶傳輸、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸?shù)认嚓P(guān)內(nèi)容，并在 MATLAB 軟件 GUI 中設(shè)計(jì)出了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的仿真實(shí)例，大體上分為上述四個(gè)模塊來對(duì)通信原理知識(shí)進(jìn)行仿真，無疑會(huì)有利于我們對(duì)通信原理的知識(shí)有著更深入的理解。本論文注重MATLAB 中圖形界面的仿真設(shè)計(jì)，所有模塊都是基于一個(gè)工程下完成，具有較好的演示效果。通過 GUIDE 可以很方便地設(shè)計(jì)出各種符合要求的圖形用戶界面。模擬信號(hào) 波形編碼 包含了抽樣、量化、編碼 3個(gè)子模塊。 退出按鍵功能顯示：在退出按鍵上點(diǎn)擊右鍵，點(diǎn)擊 View Callbacks 下的Callback 即可進(jìn)入退出按鍵的回調(diào)函數(shù)下，在其回調(diào)函數(shù)下添加如下代碼： Close(gcbf)。 DSB 調(diào)制器模型如下圖 。要實(shí)現(xiàn)返回功能就必須在此按鍵的 callback（回調(diào)函數(shù)）下編寫相關(guān)程序，其程序如下： button=questdlg(’是否確認(rèn)返回 ’， ’關(guān)閉返回 ’， ’是 ’， ’否 ’， ’是 ’)。波形編碼是直接把模擬信號(hào)的時(shí)域波形變換為數(shù)字代碼序列。 當(dāng) 抽樣頻率 為 2Hz 時(shí)，測試結(jié)果如圖 所示，由于采樣頻率 較 低，抽樣信號(hào)的時(shí)間間隔過大，抽樣信號(hào)無法較好地描述模擬信號(hào)，從界面中可以看到已抽樣信號(hào)的頻譜 產(chǎn)生了 混疊 ，就不能恢復(fù)出原始信號(hào) 。其特性曲線如圖 （ a）所示，在國際標(biāo)準(zhǔn)中 A 取 。國際標(biāo)準(zhǔn)的 PCM 碼組是由八位碼組成的，一個(gè)碼組代表一個(gè)一個(gè)抽樣值。 圖 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 27 數(shù)字信號(hào)基帶傳輸 數(shù)字基帶信號(hào)是用數(shù)字信息的電脈沖形式來表示的，電脈沖的形式稱為碼型。 雙極性歸零碼是用正極性的歸零碼和負(fù)極性的歸零碼分別表示二進(jìn)制 1 和0。 close(h)。仿真中將滾降系統(tǒng) α設(shè)置為可變參數(shù)，更加便于我們對(duì)實(shí)驗(yàn)仿真的觀察理解。 圖 3. 眼圖仿真 下面三幅圖畫出了滾降系數(shù) ? 分別為 0、 、 1 時(shí)的升余弦滾降信號(hào)、基帶信號(hào)、眼圖的波形，由于這里 我是的基帶信號(hào)是隨機(jī)產(chǎn)生的，所以三幅圖中的基帶信號(hào)不相同，但是這不會(huì)影響眼圖的效果。 ???? PPa n 101 出現(xiàn)概率為， 出現(xiàn)概率為， ???? PPan 10,1 概率為， 概率為， 2FSK 信號(hào)的產(chǎn)生如圖 。 由眼圖可獲得的信息有： 眼圖張開部分的寬度決定了接受波形可以不受串?dāng)_影響的時(shí)間間隔。 yantu。 當(dāng)輸入二進(jìn)制碼 1 0 1 1 0 0 1 0 時(shí)上述各二元碼的編碼波形如下圖 所示 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 29 圖 三元碼 GUI 編輯界面 建立一個(gè)新的 GUI 工程文件，保存文件名為 sanyuanma，在編輯界面中添加三個(gè)按鍵，將其屬性中 String 分別設(shè)置為 AMI 碼、 HDB3 碼、返回，字體大小設(shè)置為 18，還要添加三個(gè)文本編 輯框，兩個(gè)坐標(biāo)軸，一個(gè) Button Group。 t/T 稱為占空比，通常使用的是半占空碼。這里 注意要在主界面中模擬信號(hào)的波形編碼菜單下的量化子菜單的回調(diào)函數(shù)下添加界面切換函數(shù)，這樣就能從主界面中切換到量化子界面中來。 量化級(jí)數(shù) n=8 圖 量化級(jí)數(shù) n=16 圖 量化級(jí)數(shù) n=64 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 24 圖 編碼 波形編碼中中最重要的一種方式為脈沖編碼調(diào)制（ PCM）， PCM 是一種將模擬信號(hào)的抽樣量化值變換成代碼的編碼方式。 非均勻量化 量化間隔不相等的量化稱為非均勻量化。 對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣時(shí)，只有滿足抽樣定理，得到的序列才可以無失真地恢復(fù) 出 原始 的 信號(hào)。 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 18 圖 圖 中是右圖是單邊帶調(diào)制信號(hào)的波形及其頻譜圖，紅線為其包絡(luò)波形，這里是采用相移法來形成單邊帶信號(hào)的，在程序中具體是采用的希爾伯特變換進(jìn)行相移來產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的。圖中， 為希爾伯特濾波器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì) 中的任意頻率分量均相移 圖 相移法形成 SSB 信號(hào)的模型 SSB 解調(diào)： 從 SSB 信號(hào)調(diào)制原理圖中不難看出， SSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào) 成正比，因此 SSB 信號(hào)的解調(diào)也不能采用簡單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)。 一般做法就是先在原信號(hào)上疊加一個(gè)直流信號(hào)，以保證信號(hào) m(t)+A00 然后乘上一個(gè)高頻的余弦信號(hào)，即得到 AM 調(diào)制信號(hào)： 頻域表示式： 當(dāng)滿足條件max0 )(tmA ?時(shí)，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成正比，用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)。 % 將背景圖像載入 Matlab GUI 中 axes()。 基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) 9 GUI 仿真平臺(tái)整體構(gòu)建方案 GUI 總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 基于 Matlab 其 強(qiáng)大的功能，利用 Matlab GUI工具箱可以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通 信原理課程中 相關(guān)知識(shí)點(diǎn) 內(nèi)容的交互式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)演示 仿真系統(tǒng) 。 MATLAB GUI 簡介 Matlab 以其強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算及圖像生成功能著稱，它同時(shí)也提供了圖形用戶界面的設(shè)計(jì)和開發(fā)功能。這兩個(gè)仿真平臺(tái)各有特色，本文中是利用 MATLAB GUI 來設(shè)計(jì)基于通信原理實(shí)驗(yàn)的仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)的可視化界面結(jié)構(gòu)簡單，可以將通信原理相關(guān)知識(shí)點(diǎn)一體化于這一個(gè)系統(tǒng)中，中間用界面切換來改變界面，并仿真不同的知識(shí)點(diǎn)。專業(yè)為電子技術(shù)的學(xué)生對(duì)通信技術(shù)的學(xué)習(xí)掌握也就越來越顯得重要，因?yàn)檫@不僅是自己本專業(yè)的需求更是社會(huì)的需求。通信在現(xiàn)在社會(huì)生活中的各個(gè)方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在的手機(jī)通信、光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域都是對(duì)通信技術(shù)的應(yīng)用，可以說通信技術(shù)有著廣闊的前景。它將 數(shù)值分析 、 矩陣計(jì)算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視 化以及非 線性 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 建模 和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效 數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué) 領(lǐng)域 提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式 程序設(shè)計(jì)語言 （如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。同時(shí)自動(dòng)生成包含圖形用戶界面初始化和組件界面布局控制代碼的 M 文件，這個(gè) M 文件為實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)的編寫提供了一個(gè)參考框架。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流圖如下 22 所示： GUI 系統(tǒng)流圖 22 GUI 系統(tǒng)主界面圖 根據(jù)要求設(shè)計(jì)出的基于 MATLAB 的通信原理實(shí)驗(yàn) 仿真 GUI平臺(tái)的主界面如下圖 23 所示，為了增加界面的美觀性在顯示界面中加入了一張圖片，界面的左上角設(shè)置了四個(gè)上拉菜單，每個(gè)菜單下面還有一些子菜單，界面中還設(shè)置了一個(gè)退出按鍵，便于我們退出主界面。 %主界面參數(shù)傳遞給 h xu1。 經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得 即無失真地恢