Matlab软件在通信原理实践教学中的应用
摘 要 《通信原理》是电子通信类专业一门重要的专业课。传统《通信原理》课程教学中存在公式推导过于繁杂、枯燥等问题,借助Matlab软件有利于辅助《通信原理》课程教学,把抽象的问题具体化,增强学生的感性认识,激发学生对课程的学习兴趣。本文以《通信原理》课程中数字频带2ASK信号的调制解调仿真分析为例,对Matlab软件在《通信原理》课程教学中的应用进行了研究,实际教学效果良好。
关键词 通信原理 Matlab 仿真分析
中图分类号:TN391 文献标识码:A
0引言
具有强大的数据分析和结果计算及可视化功能的Matlab软件,为通信原理课程理论和实践教学提供了更好的支持。《通信原理》课程中主要应用Matlab软件进行通信模型仿真分析。
1具体应用
调制信号为二进制数字信号时,用它去控制高频载波的幅度,这种调制方式称为二进制振幅键控(2ASK)。在2ASK调制中,载波的幅度只有两种变化状态,即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1”,无载波输出时表示发送“0”。
2ASK信号可表示为:S2ASK(t)=s(t)·cos ct
2ASK信号可表示为:
其中s(t)是输入的二进制数字序列,载波是角频率为 c的余弦信号。
1.1 2ASK 调制仿真
利用Matlab中的Simulink 对2ASK信号调制解调过程进行建模分析,调制模型主要由sine wave信号源、方波信号源、相乘器等模块组成。其中正弦信号是载波信号,方波代表s(t)序列的信号源,相乘后就得到键控 2ASK 信号。Simulink 模型图1下所示:
仿真参数设置如下:其中sin函数是幅度为2V,频率为1Hz,采样周期为0.002s的双精度DSP信号。数字序列是s(t)方波信号是基于采样的,其幅度设置为2,周期为3,占空比为2/3。通过合理的参数设置后,示波器输出波形如图2所示:
由图2可以看出,原始数字序列和载波信号相乘之后就产生幅度受控的2ASK信号。
1.2 2ASK 解调仿真
2ASK 的解调分为相干解调和非相干解调法,相干解调法在解调时需要提供同频同相的载波,解调效果较好。本文采用相干解调法对2ASK信号进行解调。相干解调也叫同步解调,就是用已调信号恢复出同步载波,再用载波和已调信号相乘,经过低通滤波器和抽样判决器恢复出信s(t)号。输出端低通滤波器的作用是滤除高频的载波,以便恢复出原始信号。因此为了使已调信号的频谱有明显的搬移,就要使载波和调制信号的频率有明显的差别,所以载波的频率设置为100Hz.为了更好的恢复出信源信号,所以在此直接使用原载波信号作同步载波信号,通过示波器观察各节点输出波形如图3所示:
由图3可以看出,解调端输出数字序列和与输入信号相比,存在一定延迟,但较好的还原输出了原始信号,验证了2ASK调制解调理论的正确性和可行性。
2结论
通信原理课程的实践教学中引入Matlab仿真教学软件,可以有效地对所学理论知识进行分析、设计和验证。本文通过Matlab Simulink对2ASK信号的产生和恢复进行仿真教学, 不仅能解决传统教学中的讲授难点,还能实现某些通信硬件实验的可视化分析,具有一定的现实意义。
作者简介:赵星(1989-),男,重庆市开州区人,助教,硕士,主要研究方向:应用电子技术。
参考文献
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