【正文】 twccos LPF )(0tm 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 15 圖 SSB 信號的濾波法產(chǎn)生 SSB 信號的頻譜可表示為： （ 2）用相移法形成 SSB 信號 SSB 信號的時域表示式為： 用相移法形成單邊帶信號原理框圖如下圖 所示。產(chǎn)生 SSB 信號最直觀方法的是，將 設(shè)計成具有理想高通特性 或理想低通特性 的單邊帶濾波器，從而只讓所需的一個邊帶通過，而濾除另一個邊帶。產(chǎn)生 SSB 信號的方法很多，其中最基本的方法有濾波法和相移法。 經(jīng)低通濾波器濾除高次項，得 即無失真地恢復(fù)出原始電信號。 DSB 信號只能用相干解調(diào)，其模型與 AM 信號相干解調(diào)時完全相同?？梢?DSB信號實質(zhì)上就是基帶信號與載波直接相乘，其時域和頻域表示式分別為： m(t) 0A0A twccos )(tSAM twccos LPF )(0tm 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 14 DSB 信號的包絡(luò)不再與 成正比，故不能進行包絡(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 信號的頻譜與 AM 信號的完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶組成。相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個同頻同相的載波， AM調(diào)制解調(diào)的原理框圖如下所示： DSB 調(diào)制解調(diào) 在幅度調(diào)制的一般模型中，假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)（ ＝ 1），調(diào)制信號中無直流分量，則輸出的已調(diào)信號就是無載波的雙邊帶信號或稱抑制載波雙邊帶（ DSBSC）調(diào)制信號，簡稱雙邊帶（ DSB）信號。如果上面條件得不到滿足，就會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象，這時就不能用包絡(luò)檢波的方法進行解調(diào)，否則結(jié)果就會失真。 AM 調(diào)制解調(diào) 調(diào)制信號 s(t): m(t)=A(t)cos[wt+?(t)] AM 是指對信號進行幅度調(diào)制。 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 12 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 13 通信原理仿真實驗內(nèi)容 模擬線性調(diào)制 這里主要講述一下模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制及解調(diào)的原理和方法，仿真模塊放在下一節(jié)中講述，模擬線性調(diào)制為通信原理中較為重要的基礎(chǔ)部分，對其深入的掌握有利于后面數(shù)字信號調(diào)制知識的學(xué)習(xí)。 %關(guān)閉主界面顯示 保存后，運行后在主界面窗口中點擊模 擬線性調(diào)制菜單就可以切換到相應(yīng)的子界面中。 %主界面參數(shù)傳遞給 h xu1。 界面切換功能：在主界面中要用到界面切換功能，點擊相應(yīng)的菜單選項要能切換到相應(yīng)的 GUI 子界面中，如點擊主界面中的模擬線性調(diào)制菜單選項就要進入模擬線性調(diào)制的子界面中在進行相關(guān)內(nèi)容的仿真實驗。 %關(guān)閉主界面 quit。 % 去掉坐標系的坐標軸標簽 保存后，打開主界面 運行后 就可以 在可視化窗口中顯示 圖片 。 % 選擇坐標系 1 image(backgroundImage)。然后 再 編輯對應(yīng)的 M 文件，在 M 文件中的 OpeningF 函數(shù) 下面添加 如 下代碼： backgroundImage = importdata(‘D:\2021 畢業(yè)論文設(shè)計 \MATLAB 仿真\’)。 實際上 就是將圖片顯示在 axes 中。 GUI 主界面 退 出 模擬線性調(diào)制 子 界 面 模擬信號波形編 碼 子 界 面 返 回 返 回 數(shù)字信號基帶傳 輸 子 界 面 返 回 數(shù)字信號的調(diào)制 傳 輸 子 界 面 返 回 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 11 菜單設(shè)置 24 主界面中退出按鍵、圖像顯示、界面切換等功能都要在相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中編寫程序來實現(xiàn)其相應(yīng)的功能。設(shè)計的系統(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)計出的基于 MATLAB 的通信原理實驗 仿真 GUI平臺的主界面如下圖 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)置了四個上拉菜單，每個菜單下面還有一些子菜單，界面中還設(shè)置了一個退出按鍵，便于我們退出主界面。系統(tǒng) 總體 結(jié)構(gòu)如 下 圖 21所示。 數(shù)字信號的基帶傳輸包含了二元碼、三元碼、眼圖 3 個子模塊 。其中，模擬線性調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)包括調(diào)幅信號（ AM）的調(diào)制解調(diào)、抑制 載波 雙邊帶信號（ DSB）的調(diào)制解調(diào)、單邊帶信號（ SSB）的調(diào)制解調(diào)。通信原理 的 內(nèi)容 較為龐雜，所涉及的知識面 也 比較 廣泛 ，本文選取通信原理中 4個 基礎(chǔ) 知識模塊進行分析和設(shè)計，分別為：模擬線性調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)、模擬信號 波形編碼 、 數(shù)字信號基帶傳輸 、 數(shù)字信號調(diào)制傳輸 。 GUI 的廣泛流行是當(dāng)今計算機技術(shù)的重大成就之一，它以友好性、直觀性、易懂性在軟件編程上被廣泛使用。由于開放用戶界面的工作量極大，加上不同用戶對界面的要求不盡相同，因此，用戶界面已成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。M文件基本上可以分為 GUI 初始化和回調(diào)函數(shù) 2個部分，控件的回調(diào)函數(shù)可根據(jù)用戶與 GUI 的具體交互行為分別調(diào)用。同時自動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 M 文件為實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)的編寫提供了一個參考框架。 Matlab 將所有 GUI 支持的用戶控件都集成在這個環(huán)境中并提供界面外觀、屬性和行為響應(yīng)方式的設(shè)置方法，隨著版本的提高，這種能力還會不斷加強。用戶通過一定的方法如鼠標、鍵盤等選擇、激活這些圖 形對象，使計算機產(chǎn)生某種動作或者變化（比如計算、繪圖等）。 Matlab 面 GUI，提供了一個交互式的設(shè)計工具 GUIDE。 GUI 即圖形用戶界面，是 Graphical User Interface簡稱，又稱圖形用戶接口。 Matlab 在科研和高校基礎(chǔ)課教學(xué)中具有明顯優(yōu)勢，是理工科大學(xué)生必不可少的工具。它具有運算符豐富、程序環(huán)境高級并且簡單、設(shè)計自由、可移植性好、圖形功能強大、使用方便靈活、具有強大的工具箱、源程序開放等優(yōu)點，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于自動控制、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程、語音處理和雷達工程等行業(yè)，也是國內(nèi)外高校和研究部門進行許多科學(xué)研究的重要工具。工具箱實際上是對 Matlab 進行擴展應(yīng)用的一系列 Matlab 函數(shù)（即 M文件），可以用來求解各類學(xué)科的問題，包括控制系統(tǒng)識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、信號處理等。它將 數(shù)值分析 、 矩陣計算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視 化以及非 線性 動態(tài)系統(tǒng)的 建模 和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效 數(shù)值計算的眾多科學(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)計語言 （如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。laboratory 兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 7 設(shè)計軟件介紹 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)值計算可視化軟件， 它 集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，被稱為第四代計算機語言，是目前國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計算軟件，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。還有就是這里由于篇幅有限，我只是對通信原理中部分知識做了仿真設(shè)計，還有一部分知識在這里沒有涉及到，但那些知識也是通信原理中非常重要的基礎(chǔ)知識，同樣可以在仿真平臺中實現(xiàn)，這里我就不一一闡述。本論文中在 GUI 主界面中我總共設(shè)計了四大模塊，及 模擬線性調(diào)制、模擬信號波形編碼、數(shù)字信號基帶傳輸、數(shù)字信號的調(diào)制傳輸 。 simulink中是基于一些模塊的連接并設(shè)置好模塊中的參數(shù)來達到仿真的目的，類似于實驗室中的具體硬件電路實驗；而 MATLAB GUI 中是在相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)下寫下相關(guān)程序代碼來達到實驗仿真的目的。更是對我們學(xué)習(xí)通信的初學(xué)者提供了一個非常好的實驗平臺，利用 MATLAB 我們可以對通信中的相關(guān)知識進行仿真設(shè)計，使相關(guān)知識點可視化，加深我們對其理解。對通信原理的學(xué)習(xí)中，肯定是離不開通信原理的一些實驗的，但是有時候由于實驗室條件有限，還有一些硬件設(shè) 備損壞等原因使得相關(guān)實驗難以實現(xiàn)， MATLAB 是美國 MathWorks 公司開發(fā)的一款優(yōu)秀軟件，它成功的解決了這一問題，同時它也廣泛的應(yīng)用于自動控制、數(shù)學(xué)計算、信號分析、信號處理等諸多領(lǐng)域 ,也是國內(nèi)高校和研究部門進行許多科學(xué)研究的重要工具。通信在現(xiàn)在社會生活中的各個方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在的手機通信、光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域都是對通信技術(shù)的應(yīng)用，可以說通信技術(shù)有著廣闊的前景。掌握了通 信相關(guān)的技術(shù)對以后無疑會有廣闊的前景。 關(guān)鍵詞： 通信原理； MATLAB；仿真； GUI 設(shè)計。 MATLAB 中 GUI 設(shè)計出的通信原理實驗仿真平臺的界面設(shè)計簡單，結(jié)構(gòu)一體化，讓操作者一目了然，對通信原理的知識具有很強的演示性，操作簡單方便，以圖形及動態(tài)仿真演示了通信原理中相關(guān)知識中抽象的內(nèi)容及波形，便于我們理解通信原理中相關(guān)知識點，提高學(xué)習(xí)效率。在對通信原理教材有了一定的學(xué)習(xí)后，我掌握了通信的一些基礎(chǔ)性知識，但是很少進行仿真實驗。 論文作者： （簽字） 時間： 2021 年 5 月 6 日 指導(dǎo)教師已閱： （簽字） 時間： 2021 年 5 月 6 日 基于 MATLAB 的通信原理實驗仿真平臺 3 目 錄 前 言 ................................................................................................................................. 6 設(shè)計軟件介紹 ............................................................................................................ 7 MATLAB 簡介 ..................................................................................................... 7 MATLAB GUI簡介 .............................................................................................. 7 GUI仿真平 臺整體構(gòu)建方案 ........................................................................................ 9 GUI總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ............................................................................................... 9 GUI可視化界面設(shè)計 .......................................................................................... 10 通信原理 GUI 設(shè)計系統(tǒng)流圖 .................................................................... 10 GUI系統(tǒng)主界面圖 ..............................................