Matlab仿真在通信原理課程中的運用分析

周天津

（92665部隊 湖南省 張家界市 427200）

摘要：將Matlab仿真運用至課堂教學環(huán)節(jié)使得抽象問題更加的生動形象。優(yōu)化了教學方式，拓展了教學內容，增強了教學的成效，使得學生們更為全面、輕易的把握所學習的知識。除此之外，在學習之余，同樣能夠使得學生熟練掌握對于Matlab軟件的操作，為后期的學習、畢業(yè)設計以及社會工作奠定較好的基礎。

關鍵詞：Matlab；通信原理課程；運用

1 前言

伴隨通信技術的不斷進步，對于高等院校通信專業(yè)的教學形式與培養(yǎng)方式有著更加之高的需求。唯有憑借以不斷創(chuàng)新的教學觀念，卓越工程師的培育需求，理論與實際相互融合的教學模式，才可以培育出具備扎實的理論功底、較強動手能力綜合型人才。《通信原理》是通信專業(yè)最為關鍵的課程之一，其對于學生們的理論知識、專業(yè)素質以及后期課程的掌握有著非常大的影響，所以變革創(chuàng)新此課程的教學形式有著非常重要的理論與實踐意義。本文簡單概述了Matlab仿真軟件，分析了在通信課程中運用Matlab仿真軟件的重要意義，探討了Matlab軟件在課程中的具體運用，理論和實際相互融合，得到了非常好的教學成效。

2 Matlab簡介

Matlab的全稱為MATrix LABoratory，其是由美國的The MathWorks企業(yè)所開發(fā)的一種商業(yè)數學軟件。Matlab是一個被運用于算法研發(fā)、數據處理、數據可視化及數值運算的高端技術計算語言與交互式的環(huán)境。Matlab不但具備繪畫函數/數據圖像、矩陣計算等其它常見的功能，其還能夠被用于構建用戶界面以及運用其他的語言（涵蓋C++、C以及FORTRAN等等）編制相應的程序。

3 通信原理課程中運用Matlab的重要意義

在現代化的通信原理課程的教學環(huán)節(jié)，將Matlab軟件運用于課堂之中，教師能夠運用此軟件實施輔助式的教學，以使得課堂講解和仿真軟件的相互融合，以收獲更加好的教學成效。針對部分難以解釋的課本內容、部分非常抽象的定義、無法觀察的一些現象以及發(fā)展歷程，運用Matlab軟件所具備的處理圖形功能以及計算功能等，能夠更加精準、生動、直觀地將其展示出來，進而使得學生們能夠更加深入的了解所學習的知識，收獲事半功倍的教學功效。經過此仿真軟件的運用還能夠使得學生們原始實驗的基石之上進行仿真實驗，以促進傳統(tǒng)實驗和仿真實驗的相互融合。利用Matlab軟件設計了幾十個不同的仿真實驗，因為此實驗并不會受到實驗設施、時間、環(huán)境以及學時等因素約束，學生們能夠運用課后時間自行進行。與此同時，學生們還能夠實施各類實驗方案的對比與改善，在一定程度上激發(fā)了學生們的積極性與學習的興趣，增強了學生對于通信原理理論的把握與計算機運用能力。在實驗載體創(chuàng)建環(huán)節(jié)，運用Matlab中所包含的GUI設計技術。Matlab里面的圖形用戶界面對象主要有兩種不同的形式：用戶界面選擇對象、用戶界面控件對象。運用以上兩種不同的對實施嚴格完善的組織規(guī)劃，便能夠獲一個界面友好、便于操作、人機交流便利、具備較強功能的圖形用戶界面。使用人員運用鼠標在控件對象中實施操作，以使得應用程序給出相應的響應，同時運行了部分預先設定好的功能子程序。在控件對象屬性聯，功能子程序屬性對于圖形用戶界面設計而言有著非常重要的作用，其發(fā)揮著鏈接程序界面所有程序系統(tǒng)的作用。

4 Matlab仿真在通信原理課程中的運用

4.1 單邊帶調制

單邊帶調制（SSB）是把雙邊帶信號里面的某個邊帶過濾所產生的，按照過濾形式的不一樣，形成SSB信號主要有相移法與濾波法這兩種不同的形式，本文以濾波法為具體的案例進行分析。濾波法形成SSB信號的工作機理如下：首先形成一個雙邊帶信號，其次使得其經過一邊帶濾波器，過濾掉多余的邊帶，便能夠獲得單邊帶信號。為了使得學生們能夠了解與把握SSB信號形成的環(huán)節(jié)與特征，在講授工作機理之時，使用MATLAB里面的Simulink模塊對此環(huán)節(jié)實施仿真。所運用的調制信號的頻率是200H z，載波的頻率是1000H z，科學選取帶通濾波器相關的數據，便能夠獲得SSB信號。由時域圖能夠獲悉，載波的振動幅度伴隨調制信號的改變而發(fā)生相應的改變，由頻譜圖能夠獲悉SSB信號的確僅存在一個邊帶。因此能夠使得學生們更加生動形象的掌握SSB信號形成的整個環(huán)節(jié)，了解SSB信號的特征。

4.2 標準幅度調制

幅度調制所指的是經過調制信號去調控高頻載波的幅度，以使得其能夠伴隨調制信號進行線性變換的環(huán)節(jié)，然而雙邊帶調制僅僅是幅度調制中的一類。標準調幅所指的就是常規(guī)雙邊帶調制，又被稱之為調幅（AM），其是將調制信號加入某一直流分量以后和載波相乘，進而產生調幅信號。對于AM信號的解調方法大都運用包絡檢波法，同樣能夠運用相干解調的形式。相干解調是把已經調制的信號經過相乘器和本地載波相乘，其次經過低通濾波器獲得最初的信號，包絡檢波法便是運用包絡檢波器來實施，此方式規(guī)劃非相干解調，無需相干載波，簡潔便利。

4.2 基于Simulink的調制解調仿真

Simulink是Matlab軟件所提供的一種交互形式的動態(tài)仿真載體，其允許使用人員運用模塊框圖以取代系統(tǒng)，使用者僅需操作鼠標便能夠建立起非常繁瑣的仿真模型。運用Simulink實施調制解調仿真主要有以下兩個不同的形式：第一，直接按照調制解調的機理圖實施模型創(chuàng)建仿真；第二，運用Simulink所包含的Modulation模塊庫所給予的進行信號調制解調的版塊進行設計。針對DSB信號所創(chuàng)建的仿真模型，能夠得知，所解調出的信號和最初的調制信號除了時間與幅度的差異之外，其它均是相同的。運用Modulation模塊庫里面Analog Passband Modulation所提供的"DSBSC AM Modulator Passband"與"DSBSC AM Demodulator Passband"兩個不同的模塊所創(chuàng)建的DSB調制解調模型。能夠得知，所解調出的信號和最初調制信號因為外界噪聲的引入，有著相應程度的失真。運用Simulink創(chuàng)建通信系統(tǒng)仿真實驗載體，其優(yōu)點是能夠將Matlab所具備的較強的計算能力完全發(fā)揮出來，有利于學生形成系統(tǒng)性的概念；其存在的不足是仿真界面的易懂性和可讀性相對較差。所以，Simulink軟件更加適合應用至需實施繁瑣的數學運算的通信系統(tǒng)之中。

5 結語

Matlab是一款適合多種學科、多類工作載體、具備較強功能、友好界面同時具備一定開放性的大規(guī)模應用軟件，并且還是全球高等院校數值分析、通信原理以及數字信號處理等專業(yè)課程最為基礎的教學與實驗仿真軟件。Matlab所具備的通信工具箱集聚了計算函數與仿真模塊的功能，能夠用于實施通信領域的開發(fā)、系統(tǒng)研發(fā)以及仿真分析等。將Matlab運用于通信原理的課堂展示教學與實驗教學等環(huán)節(jié)，能夠增強學生們對于通信原理的掌握，增強學生自身的自學能力、拓展分析的視野；與此同時，可以使得學生們熟練掌握Matlab軟件與仿真方式，提升其實踐運用能力。

參考文獻：

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