基于Matlab GUI的通信原理演示系统设计

论文题目：基于Matlab GUI的通信原理演示系统设计

专业：通信工程

学生：签名：

指导教师：签名：

摘要

通信原理是通信工程、电子信息类专业的重要专业基础课程，也是许多学校通信、信息专业研究生入学考试的必考科目。在传统的教学和设计中，主要采用的方法是手工分析与电路板试验，而该课程大部分是较为繁琐的理论和推导，因此容易使学生感到乏味和难以接受。利用Matlab/GUI为平台设计开发的通信原理演示系统，克服了传统方法的局限性。该系统具有可视化、交互性良好、操作便捷等优点，是未来教学和设计运用的趋势。

本文在介绍模拟线性调制解调、模拟信号数字化、二进制数字调制解调、和信道编码理论的基础上，利用Matlab语言进行GUI编程，实现交互式实时动态演示系统的设计，并对该平台进行测试及结果分析。设计出的演示系统参数可变，测试结果正确，各模块间逻辑结构清晰，整体运行稳定，更有利于教师的授课讲解和学生的学习理解。

【关键词】通信原理演示系统Matlab 图形用户界面（GUI）

【论文类型】设计型

Title：The Research and Implement of Demonstration System About Communication Theory Based on Matlab GUI

Major：Communication Engineering

Name：Duan Yi Signature：

Supervisor：Zhang Ming Signature：

ABSTRACT

Communication Theory is a communication engineering, electronic information professional foundation courses, many schools in communication and information professionals compulsory subjects of the Graduate Record Examination. In the traditional method of teaching and design, manual analysis and circuit board test are currently used, and more than that, a lot of theoretical knowledge and complicated reasoning often make the students feel confused. In order to solve these problems, we introduce a GUI system which is based on Matlab platform. It can provide more demo content and help students understand the theory more easily and intuitive. In addition, it is simple to operate, interact well and can return accurate result quickly. We all think it is the trend of development and will be widely used.

This paper we introduce some theoretical knowledge first, which include analog linear modulation and demodulation，Digitization of analog signals, Binary digital modulation and demodulation and channel coding theory ,and then we implement a simulation system based on Matlab GUI. We can provide the test parameters and system will return the result correctly. What is more the logical structure of each module is clear and the system running stable. All of that are conductive to either the teaching of teacher or studying of students.

【Key words】Communication Theory Demonstration system Matlab Graphical User Interface（GUI）

【Type of Thesis】Design

前言

随着我国高等教育逐步实现了大众化以及产业结构进一步调整，社会对人才的需求也出现了多样化和层次化的改变，这样反应到高等学校的教学要求与定位中，必然会带来教学内容上的差异和教学方式上的多样化。当代，科学技术突飞猛进，日新月异，突出各个学科的特色，培养有竞争力的人才已经成为各大高等院校的迫切任务。如何花较少的时间让学生获得较多的知识，是一个值得探讨的问题。为此，寻求更好的学习工具已成为完成这一项任务的关键。

通信原理是一门介绍信息传输基本原理包括理论、技术的课程。主要研究对象是通信系统。研究的目的是利用尽可能小的通信资源，获得尽可能高的通信质量。研究方法是在系统级、模块级层次上将实际通信系统抽象成数字模型，采用数学分析和计算机模拟的方法进行研究，得到系统性能与系统参数之间的定量关系。在给定系统性能要求的情况下，设计和优化系统的参数。在系统的数学模型比较复杂，用数学分析方法获得系统性能与系统参数之间的定量关系有困难的时候，可以采用计算机仿真的方法获得这些参数之间的关系，达到优化通信系统的目的。

在通信原理的教学和设计中，传统的方法主要是手工分析与电路板试验，通信系统中所有变量相互之间是非线性的关系，大部分是较为繁琐的理论和推导，容易使学生感到乏味和难以接受。实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对系统做出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定。使用Matlab GUI可以设计出适合教学使用的更直观方便的仿真系统。在通信原理课程教学中，其友好的人机界面能够直观地显示出信号在通信系统中各部分的波形，包括时域或者频域的波形，有利于学习者理解和掌握完整的通信系统的概念，对教师教学产生有益的帮助。Matlab可以方便地进行通信系统的分析和仿真，直观清楚，对于比较难理解的概念和原理有非常大的指导作用。配合GUI可以改善现行仿真方案的局限性。

本文主要研究了通信原理课程的交互式实时动态演示系统的设计，其中包括模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制数字调制解调系统和信道编解码系统，进行了演示系统的界面设计和系统测试。设计出的演示系统参数可变，测试结果正确，达到了预期效果。

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题研究背景及意义 (1)

1.2 Matlab GUI简介 (2)

1.3 本文的主要内容 (3)

2 通信原理演示系统设计 (5)

2.1 演示系统主界面设计 (6)

2.2 模拟线性调制解调演示系统设计 (8)

2.2.1 模拟线性调制解调原理 (8)

2.2.2 设计思路及步骤 (10)

2.3 模拟信号数字化演示系统设计 (13)

2.3.1 模拟信号数字化基本原理 (14)

2.3.2 抽样子系统设计 (16)

2.3.3 量化子系统设计 (17)

2.3.4 编码子系统设计 (18)

2.4 二进制数字调制解调演示系统设计 (19)

2.4.1 二进制数字调制解调原理 (19)

2.4.2 2ASK子系统设计 (22)

2.4 3 2FSK子系统设计 (24)

2.4.4 2PSK子系统设计 (24)

2.5 信道编码和解码演示系统设计 (25)

2.5.1 信道编码和解码的基本原理 (25)

2.5.2 线性分组码编解码子系统设计 (27)

2.5.3循环码编解码子系统设计 (28)

2.6 本章小结 (29)

3 系统测试 (30)

3.1 模拟线性调制解调子系统测试 (30)

3.2 模拟信号数字化子系统测试 (32)

3.2.1 抽样子系统测试 (32)

3.2.2 量化子系统测试 (34)

3.2.3 编码子系统测试 (34)

3.3 二进制调制解调子系统测试 (35)

3.3.1 2ASK调制解调子系统测试 (35)

3.3.2 2FSK调制解调子系统测试 (36)

3.3.3 2PSK调制解调子系统测试 (37)

3.4 信道编码和解码子系统测试 (38)

3.4.1 线性分组码编码和解码子系统测试 (38)

3.4.2 循环码编码和解码子系统测试 (38)

3.5 本章小结 (39)

4结论 (40)

4.1 工作总结 (40)

4.2 存在的问题 (40)

4.3 工作展望 (41)

致谢 (42)

参考文献 (43)

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

自十九世纪初电信技术问世以来，短短的一百年多年时间里，通信技术的发展可谓日新月异。从通信的发展历史进程看，按照人类交流方式的不同分为三个阶段：第一阶段，人们只能通过语言、手势、烽火台等方法简单交流消息；第二阶段是随着文字、印刷术、邮政的出现，可以记录、传递更多的消息；第三阶段是人们认识和开始使用电能的同时，利用电信号进行复杂信息的传递。今天，随着计算机技术的飞速发展，通信技术在各种工程领域，特别是新兴高科技术产业内也获得了越来越广泛的应用。通信技术领域的更新与发展都是以通信基本原理为基础的，因此，作为通信行业的工程技术人员，只有掌握了通信系统的基本原理和基础理论，才能适应通信技术的飞速发展。“通信原理”属于电子信息类各专业的专业基础课程，它不仅是通信工程、电子信息工程专业学生的必修课，还是相关专业硕士研究生入学考试的科目之一。随着现代通信技术的发展和深入，计算机科学与技术、自动控制以及光电子等专业也纷纷开设通信原理课程。“通信原理”课程涉及概率与统计、随机过程、信号与系统分析、数字电路、模拟电路、通信电路等多门先修的课程，具有理论性强、知识面广的特点。作为一门专业基础课，通信原理是学习其他后续专业课程的基础，因此学好通信原理课程具有非常重要的意义。

从近几年通信原理的教学情况调查和学生反映来看，当前高等院校在教学方法上的负面效应越来越突出：第一，通信原理课程的特点是教学要求高，理论结果基本来源于复杂的数学运算、推导，导致学生将大量时间用于数学运算，没有真正理解通信原理每个知识点在实际中的应用。第二，教学中，以教师为主以课堂为中心，缺乏教与学的互动性，没有充分调动学生的主动性和积极性。教师对学生通常采用黑板式教学及题式练习，对于课程中大量信号的结果没有直观的表现出来，学生只能手工绘制波形图，对于复杂信号手工来绘制其波形图更显得困难。此外，由于被动学习，学生学习热情不高，缺乏构造学生知识层次、人文层次等。第三,从实际环节来看，传统的通信原理实验室验证性的实验。学生进入实验室的时间有限，有时实验时结果没有显示，但自己还没有时间去理解就得从实验室出来。甚至，有的高校，实验器材有限，许多实验都无法进行。传统的实验要求学生完成一些软件实现的算法也是基于C语言的，许多学生由于C语言编程能力有限，不能有效地完成实验，难以达到教学要求。第四,新知识不断出现，教材

内容偏重理论，相关理论的最新应用实例不足，导致学生难以理解理论知识，使理论与实际相分离。

基于以上现状，我们寻求到一个解决方案，那就是结合计算机进行虚拟实验，应用Matlab软件来进行设计和研究通信原理中众多抽象的概念。实践表明，学生可以在短时间学会Matlab的基本知识，经过短时间的学习可以很快入门，可以对其进行操作和使用。Matlab软件具有高效的数值计算及符号计算功能，可以使学生摆脱复杂的数学运算分析，此外，其图形处理能力，实现了编程和计算结果的可视化，其功能丰富的工具箱提供了大量使用方便的处理工具，加上其友好的界面及自然化语言，便于学生学习和掌握。用Matlab图形用户界面（GUI）设计出的通信原理演示系统，将通信原理课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览，动态演示实例分析等方式生动地展现出来，使学生能够更透彻地理解所学的知识，让学生有更多的时间去思考和理解通信原理中的基本概念和基本方法。可见，研究如何利用Matlab图形用户界面设计、开发出合理的通信原理演示系统，具有重大意义。

1.2 Matlab GUI简介

Matlab是由Math Works公司于1984年推出的一套高性能的数值计算可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，被称为第四代计算机语言，是目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。Matlab中包括被称作工具箱的各类应用问题的求解工具。工具箱实际上是对Matlab 进行扩展应用的一系列Matlab函数（即M文件），可以用来求解各类学科的问题，包括控制系统识别、神经网络、图像处理、信号处理等。随着Matlab版本的不断升级，其所含的工具箱的功能越来越丰富，应用范围也越来越广泛。它具有运算符丰富、程序环境高级并且简单、设计自由、可移植性好、图形功能强大、使用方便灵活、具有强大的工具箱、源程序开放等优点，现被广泛应用于自动控制、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业，也是国内外高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。目前许多大学的实验室都安装有Matlab供学习和研究之用。Matlab在科研和高校基础课教学中具有明显优势，是理工科大学生必不可少的工具。

Matlab以其强大的科学计算及图像生成功能著称，它同时也提供了图形用户界面的设计和开发功能。GUI即图形用户界面，是Graphical User Interface简称，又称图形用户接口。它包含图形对象，如窗口、图标、菜单和文本的用户界面，是用户和计算机之间

交流的工具。Matlab 7.X为了方便制作图形用户界面GUI，提供了一个交互式的设计工具GUIDE。通过GUIDE可以很方便地设计出各种符合要求的图形用户界面。用户通过一定的方法如鼠标、键盘等选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或者变化（比如计算、绘图等）。GUI设计既能以Matlab程序设计为主，也能以鼠标为主，利用GUIDE工具进行设计，也可以结合以上两种方法进行设计。Matlab将所有GUI支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法，随着版本的提高，这种能力还会不断加强。GUIDE将用户保存设计好的图形用户界面保存在一个FIG资源文件中，FIG文件是一个二进制文件，包含系列化的图形窗口对象，所有对象的属性都是用户创建图形窗口时保存的属性，该文件最主要的功能是对象句柄的保存。同时自动生成包含图形用户界面初始化和组件界面布局控制代码的M文件，这个M文件为实现回调函数的编写提供了一个参考框架。M文件包含GUI设计、控制函数及控件的回调函数，主要用来控制GUI展开时的各种特征。M文件基本上可以分为GUI初始化和回调函数2个部分，控件的回调函数可根据用户与GUI的具体交互行为分别调用。

用户界面的重要性在于它极大地影响了最终用户的使用，影响了计算机的推广使用，甚至影响到人们的工作和生活。由于开放用户界面的工作量极大，加上不同用户对界面的要求不尽相同，因此，用户界面已成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前，Internet的发展异常迅猛，虚拟现实、科学计算可视化及多媒体技术等对用户界面提出了更高的要求。GUI的广泛流行是当今计算机技术的重大成就之一，它以友好性、直观性、易懂性在软件编程上被广泛使用。

1.3 本文的主要内容

本文主要研究了通信原理课程的交互式实时动态演示系统的设计，其中包括模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制数字调制解调系统和信道编解码系统，进行了演示系统的界面设计和系统测试。全文共分四个章节。

第1章为绪论。主要介绍了课题研究的背景及意义，并简介了Matlab GUI技术。

第2章为通信原理演示系统设计。主要设计了演示系统主界面和各个子界面。子界面主要包括模拟线性调制解调系统界面、模拟信号数字化系统界面、二进制数字调制解调系统界面和信道编解码系统界面。对于每个子界面，在介绍相应的通信原理知识的基础上详细说明了设计过程。

第3章为系统测试。对设计出的每一个界面进行测试，根据改变不同参数时界面上

所输出的波形或结果，验证演示系统的合理性与正确性。

第4章对全文进行总结，提出不足，对今后工作进行展望。

2 通信原理演示系统设计

基于Matlab强大的功能，利用Matlab的GUI工具箱可以设计和实现通信原理课程中重点内容的交互式实时动态演示。通信原理内容庞杂，所涉及的知识面比较广，本文选取通信原理中4个知识模块进行分析和设计，分别为：模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制调制解调系统、信道编解码系统。每个知识模块又可以划分为几个小知识模块。其中，模拟线性调制解调系统包括调幅信号（AM）的调制解调、载波受到抑制的双边带信号（DSB）的调制解调、单边带信号（SSB）的调制解调。模拟信号数字化模块包含了抽样、量化、编码3个子模块。其中，量化又包含了均匀量化、非均匀量化。二进制数字调制解调系统包含了2ASK调制解调、2FSK调制解调、2PSK调制解调。信道编码和解码包含线性分组码的编码解码、循环码的编码解码。演示系统结构如图2.1所示。

通信原理演示系统

模拟线性调

制解调系统

模拟信号数

字化系统

二进制数字调

制解调系统

信道编码

和解码系统

AM调制解调

DSB调制解调

SSB调制解调

抽样

量化

编码

2ASK调制解调

2FSK调制解调

2PSK调制解调

线性分组码的

编码和解码

均匀量化

非均匀量化

循环码的编

码和解码

图2.1 演示系统结构图

在进行界面设计前先介绍系统设计的原则和整个GUI界面设计的一般步骤。在后期设计中都遵循该设计原则和一般步骤。由于设计要求不同，设计出来的界面也不同。本文的界面设计遵循3个原则：简单性、一致性、习惯性。

1）简单性。要求设计界面时应该力求简洁直接清晰地体现界面的功能和特点。对于可有可无的功能最好删除，确保界面的整洁。设计的界面要直观，应多采用图形。设计的界面应尽量减少窗口的数目。

2）一致性。有两层含义，一是设计的界面风格要尽量保持一致，二是新设计的界面与已有的界面风格最好不同。

3）习惯性。要求设计新界面时应该尽量使用人们熟悉的标志和符号。用户可能不了解新界面的具体含义及操作方法，但它可以依靠熟悉标识符作为正确猜想，方便用户正确使用。此外还要注意界面的动态性能。

在系统设计过程中每个模块的GUI界面设计遵循以下步骤：

步骤一：GUI界面设计。分析界面所要求实现的主要功能，明确任务，构思界面，使用Matlab图形用户界面开发环境GUI提供的一系列创建用户图形界面的工具，主要是通过不同的文本框、按钮等许多工具的使用，将构思的主界面和各个子界面制作出来。要清楚各个界面的功能，确保界面的布局合理美观、界面的风格最好保持一致。

步骤二：回调函数的设计。用户应根据设计好的图形界面的功能，针对各个不同图形对象来编写能够实现该功能的回调函数，确保这个图形界面能够完成所预定的功能，达到直接通过界面上各个控件就可以控制数据的输入，并且可以方便直观地看到预期结果。

基于以上设计原则和设计步骤，进行界面设计，设计流程图如图2.2所示。

演示系统主界面

模拟线性调制解调系统

模拟信号

数字化系统

二进制数字

调制解调系统

信道编码

和解码系统

退出

返回子界面子界面子界面

返回返回返回

图2.2 系统流程图

下面详细介绍每个功能模块的设计过程。

2.1 演示系统主界面设计

根据前面所说的设计步骤。用户根据自己的需要点击相应的按钮，可以进入子界面。主界面“结束演示”按钮可以关闭主界面，结束演示。主界面显示将要演示的4大知识模块及对应的子模块，4大知识模块为模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制数字调制解调系统、信道编解码系统。模拟线性调制解调系统是单独的一个模块，

模拟线号数字化系统包含抽样、量化、编码3个子模块，二进制数字调制解调包含2ASK、2FSK、2PSK 3个子模块，信道编解码包含线性分组码编码解码、循环码编码解码两个子模块。设计出的演示系统主界面如图2.3所示。

图2.3 演示系统主界面

主界面中显示的菜单栏是通过菜单编辑器设计的。菜单编辑器主要用于建立菜单栏（Menu Bar）和右键菜单（Context Menus），如图2.4所示。若figure窗口的Menu Bar 属性为none，只显示用户设计的菜单；若Menu Bar属性值为figure，用户设计的菜单排列在标准菜单之后。若要在菜单选项标签的某个字符上加上下划线（该字符一般用作快捷键），只需要在label字符前加上“&”。

图2.4 主界面菜单编辑器

主界面中添加了结束演示按钮，双击该按钮，会出现属性设置对话框，它对应的pushbutton按钮的标签Tag属性设为pushbutton2，string属性设为“结束演示”，FontSize 属性设为18，FontWeight属性设为demi。要使该按钮实现结束演示的功能，需要编写对

应的回调函数。具体操作为：在主界面编辑界面中，选中结束演示按钮，点击右键选择View Callbacks 中的Callback 菜单选项，就可以打开GUI.fig 对应的m 文件，这个文件是Matlab 自动生成的，在function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)下面添加如下两行代码：close(gcbf);quit;保存之后运行，点击该按钮就可以关闭演示系统，结束演示。

为了使主界面美观添加了图片。图片可以自由选择。添加背景其实就是将图片显示在axes 中。首先我们要确保axes 和图片尺寸合适且匹配。可以调整axes 的尺寸来适应图片的大小，图片大小是483 ×385，单位为像素。双击axes ，在跳出的属性查看器中将Units 设置为pixels （像素），将Position 属性的Width 和Height 分别设置为483和385。然后编辑对应的M 文件，即在OpeningFcn 函数下面添加以下代码：

backgroundImage = importdata('meitu.jpg');% 将背景图像载入Matlab

axes(handles.axes1);% 选择坐标系

image(backgroundImage);% 将图片添加到坐标系中，于是就成了背景

axis off;% 将坐标系的坐标轴标签去掉

保存后，打开主界面就可以将图片显示在主界面中。

2.2 模拟线性调制解调演示系统设计

2.2.1 模拟线性调制解调原理

调制是一个将信号变换成适于信道传输的装置。模拟调制针对的信源为模拟信号，常用的模拟调制有调幅、调相、调频。发送端进行了调制，接收端要进行解调。在模拟线性调制中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。为了提高传输的效率，适当选择带通滤波器的频率响应)(ωH ，可以得到各种幅度调制信号如载波受到抑制的双边带调幅信号（DSB ）和单边带调幅信号（SSB ）。线性调制器的一般模型如图2.5所示。

图2.5 线性调制器的一般模型

)(t m t c ωcos )(t S m )

('t S m ?)(ωH

在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。下面简单介绍调幅信号（AM ）、双边带信号（DSB ）、单边带信号（SSB ）的调制解调原理。

1）调幅信号（AM ）调制解调原理

设模拟基带信号为)(t m 外加直流0A ，滤波器的频率响应)(ωH =1为全通网络，则输出为调幅（AM ）信号时域和频域一般表达式为：

[]t t m t A t t m A t s c c c AM ωωωcos )(cos cos )()(00+=+= （2.1）

[][])()(2

1)()()(0c c c c AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-++++++= （2.2） 可以将调幅信号看成一个余弦载波加抑制载波双边带调幅信号，当A >()t m 时，称为调幅信号欠调幅；反之，称为过调幅。当()t m 的频带宽度远远小于载波频率的时候，欠调幅信号可以用包络检波的方式解调，而过调幅信号只能通过相干解调。相干解调的方式如图2.6。 低通滤波器

()

t S AM ()

t c ωcos

图2.6 相干解调 2）双边带信号（DSB ）调制解调原理

在AM 信号中，载波分量并不携带信息，却占据了大量的发射功率，造成这部分功率的浪费。如果在AM 调制模型中输入的基带信号没有直流分量，或者将直流分量抑制掉，即可得到一种高调制效率的调制方式——载波受到抑制的双边带调幅信号（DSB ）。载波受到抑制的双边带调幅信号时域和频域一般表达式为：

t t m t s c DSB ωcos )()(= （2.3）

[])()(2

1)(c c DSB M M S ωωωωω-++= （2.4） DSB 信号解调时必须采用相干解调，即让已调信号与本地恢复载波信号相乘并通过低通滤波器滤除高频分量，就恢复出了原始信息。

3）单边带信号（SSB ）调制解调原理

模拟基带信号经过双边带调制后，包含两个边带，即上边带、下边带。从恢复原始

信号频谱的角度看，只要传输双边带信号的一半带宽就可以完全恢复出原始信号的频谱。产生SSB 信号的最直观方法是将线性调制器的滤波器设计成截止频率为c f 的理想低通或理想高通特性。SSB 信号的时域表示式为：

t t m t t m t s c c SSB ωωsin )(?2

1cos )(21)(±= （2.5） 式中，“+”为下边带，“-”为上边带。)(?t m

是)(t m 的希尔伯特变换。若)(ωM 为)(t m 的傅氏变换，则)(?t m

的傅氏变换)(?ωM 为： []ωωωsgn )()(?j M M

-= （2.6） 式中，ωsgn 为符号函数。单边带信号占用的带宽只有双边带信号的一半，在接收端采用相干解调的方式对单边带信号进行解调。

2.2.2 设计思路及步骤

1）设计思路和要求

用GUI 设计一个模拟线性调制解调系统，调制信号是振幅为1，频率为1Hz 的正弦波。

第一：能在同一个GUI 上演示AM 调制解调过程、DSB 调制解调过程、SSB 上边带和下边带调制解调过程。第二：设计出的GUI 界面由6个部分组成：调制区、解调区、参数设置区、绘图区、说明、返回。其中调制区中包括6个控件：载波信号、调制信号、AM 信号、DSB 信号、SSB 下边带信号、SSB 上边带信号。解调区包括4个控件：AM 解调信号、DSB 解调信号、SSB 下边带解调信号、SSB 上边带解调信号。第三：参数设置区包含2个可变参数：载波频率（Hz ）、AM 信号直流分量。当用户根据自己的需求输入数值后，整个界面就会以输入的参数为基准。当选择“载波信号”按钮时，能够在图轴上画出相应载波频率下载波信号时域波形和频域波形，当选择“AM 信号”按钮时，能够在图轴上画出给定AM 信号直流分量下AM 信号时域和频域的波形。同理选择“调制信号”、“DSB 信号”、“SSB 下边带信号”、“SSB 上边带信号”、“AM 解调信号”、“DSB 解调信号”、“SSB 下边带解调信号”、“SSB 上边带解调信号”按钮时会分别在图轴上画出相应信号时域波形和频域波形。第四：本次演示过程结束后，按“退出”按钮就能退出本界面返回到主界面。添加说明部分，对演示系统添加说明，方便学习者清晰理解作者的思路。

2）设计步骤

步骤一：界面设计

按照设计思路在GUI编辑界面中添加相应的控件。添加11个按钮控件，双击第1个按钮，会出现对话框，将string属性设为“载波信号”，Tag属性设为“pushbutton1”。双击第2个按钮将string属性设为“调制信号”，Tag属性设为“pushbutton2”。双击第3个按钮将string属性设为“AM信号”，Tag属性设为“pushbutton3”。双击第4个按钮将string属性设为“DSB信号”，Tag属性设为“pushbutton4”。双击第5个按钮将string属性设为“SSB下边带信号”，Tag属性设为“pushbutton5”。双击第6个按钮将string属性设为“SSB上边带信号”，Tag属性设为“pushbutton6”。双击第7个按钮将string属性设为“AM解调信号”，Tag属性设为“pushbutton7”。双击第8个按钮将string属性设为“DSB 解调信号”，Tag属性设为“pushbutton8”。双击第9个按钮将string属性设为“SSB下边带解调信号”，Tag属性设为“pushbutton9”。双击第10按钮将string属性设为“SSB上边带解调信号”，Tag属性设为“pushbutton10”。双击第11个按钮将string属性设为“返回”，Tag属性设为“pushbutton_back”。添加2个编辑框控件，将两个编辑框的string属性均设为空，同时在各自正左方添加静态文本控件进行说明。

此外还添加了4个面板（Panel）控件，string属性分别为设为“调制区”、“解调区”、“说明”、“参数设置区”。将前6个按钮控件（即载波信号、调制信号、AM信号、DSB 信号、SSB下边带信号、SSB上边带信号按钮控件）布局在“调制区”面板中，将第7至10个按钮控件（即AM解调信号、DSB解调信号、SSB下边带解调信号、SSB上边带解调信号按钮）布局在“解调区”面板中，将2个编辑框及相应的静态文本控件布局在“参数设置区”面板中。说明面板控件中添加静态文本，string属性设为“1、调制信号是振幅为1，载波为1Hz的正弦波2、解调时均采用相干解调的方法3、两幅图横轴分别为t,f。解调信号有延迟。4、解调时，红色为原信号蓝色为解调信号”模拟线性调制解调系统的界面如图2.7所示。

（a）模拟线性调制解调系统编辑界面(b)模拟线性调制解调系统演示界面

图2.7 模拟线性调制解调系统界面

步骤二：回调函数设计

要实现演示效果，就要对控件的回调函数进行编程。由GUI生成的M文件，控制GUI并决定GUI对用户操作的响应。它包含运行GUI所需的所有代码。GUI自动生成M 文件的框架，用户在该框架下编写GUI组件的回调函数。M文件由一系列子函数构成，包含主函数、Opening函数、Output函数和回调函数。其中主函数是不可以修改的，否则会导致GUI界面初始化失败。用户对控件操作的时候，控件对操作进行响应，所指定执行的函数就是该控件的回调函数。在GUI编辑界面点击可以打开界面对应的M文件（MNtiaozhijietiao.m），点击M文件中的就可以有选择地进入控件的Callback。根据每个控件要实现的功能添加代码。也可以右键单击控件，选择View Callbacks中的Callback 菜单项，打开对应的M文件。

（1）参数设置区回调函数设计

载波频率（Hz）和AM信号的直流分量是要输入的参数，在M文件中找到载波频率、和AM信号直流分量文本控件对应的callback，添加代码。2个文本控件添加代码类似，只是定义的变量不同，这里只对载波频率对应文本控件添加的代码进行说明。即在function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)下添加代码：global fc;%定义载波频率为全局变量f 1=str2double(get(handles.edit1,'string'));%将字符串转换为double型数值

fc=f1;%赋值

（2）调制区、解调区回调函数设计

调制区包含6个按钮控件。解调区包含4个按钮控件。选择任何一个按钮都可以绘制出相应信号的时域和频率的波形。例如输入载波频率和AM信号的直流分量后，点击“AM信号”按钮，在axes1中会绘制AM信号时域波形，在axes2中会绘制AM 信号频域波形，要实现该功能就要右键单击“AM信号”，选择View Callbacks中的Callback菜单项，在function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)下面添加以下代码：

axes(handles.axes1)

global fc;global A;%fc为载波频率，A为AM信号的直流分量

T=5; fm=1;dt=0.001;%T为信号时长，fm是信源最高频率，dt是时间采样间隔

t=0:dt:T;

mt=cos(2*pi*fm*t);%调制信号（信源）

s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);%AM信号

plot(t,s_am);plot(t,A+mt,'r--');%画出AM信号包络，标示出源信号波形

title('AM调制信号');

axes(handles.axes2)

[f,sf3]=T2F(t,s_am);%求AM调制信号的频谱

psf3=(abs(sf3).^2)/T;%求AM调制信号的功率谱密度

plot(f,psf3);

axis([-2*fc,2*fc,0,max(psf3)]);title('AM调制信号的频谱');

每个按钮的回调函数编好之后，还要对调用的子函数进行定义。如点击“AM信号”按钮，能够绘制正确的波形，需要提前定义好T2F子函数。

（3）返回按钮回调函数设计

返回按钮要实现退出本界面，返回到主界面的功能，点击此按钮的时候会出现如图2.8所示对话框,询问使用者是否返回界面，若选择【yes】会返回到主界面，若选择【no】则不返回。要实现此功能需要在“返回”按钮对应的回调函数中需要添加以下代码：selection = questdlg(['确定返回' get(handles.figure1,'Name') '?'],...

['返回' get(handles.figure1,'Name') '...'],...

'Yes','No','Yes');

if strcmp(selection,'No')

return;end

delete(handles.figure1)

图2.8 提问对话框

为了保持界面风格的统一，所有子界面设计中“返回”按钮均采用如图2.8所示对话框的形式。所添加的代码相同。在后期子界面设计中，对此控件不再赘述。

2.3 模拟信号数字化演示系统设计

模拟信号数字化分3个过程：抽样、量化、编码。由于这3个知识模块涉及的内容不同，界面的风格也不同，下面将分别介绍3个子模块的界面设计。

2.3.1 模拟信号数字化基本原理

通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统两大类，数字通信系统因其抗噪声性能好、传输质量高、保密性好等一系列优点，已经成为当今通信的发展方向与主流。然而自然界的许多信息都是模拟信号，如图像、话音、电视信号、麦克风拾取的话音信号等，为了能利用数字通信系统来传送模拟信号，必须对模拟信号进行数字化，即模数转换和数模转换。模数转换即抽样、量化、编码，对模拟信号的时间和幅度进行离散化处理，使之变成数字信号再进行传输，在接收端要将收到的数字信号进行数模转换，还原成模拟信号再传至信宿。模拟信号数字化处理，即对模拟信号的幅度和时间做离散化处理，先通过抽样使模拟信号变成时间离散幅度连续的信号，之后将将抽样得到的时间离散幅度连续的信号进行量化，使之变成时间离散且幅度也离散的信号，在将其进行编码处理就所需的数字信号。

1）抽样定理

抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。抽样定

理：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()t m ，如果以s T ≤1/（2H f ）秒的时间间隔对它进行等间隔（均匀）抽样，则原信号()t m 将被所得到的抽样值完全确定。抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是s f ≥2H f ，s f 为抽样频率。当抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。反之，抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。

例如，对模拟信号()()t t ***+***652sin 302cos ππ进行抽样，模拟信号最高频率H f 为65Hz ，2H f =130Hz 。当抽样频率s f 取200Hz 的时候，满足抽样定理，抽样不会引起信号失真。当抽样频率取100Hz 的时候，不满足抽样定理，从频域上，可以看到频谱发生了混叠，此时的抽样会引起信号的失真。

2）量化理论

量化是利用预先规定的有限个量化电平来表示模拟抽样值的过程，量化又分均匀量化与非均匀量化。均匀量化是把输入信号的量化范围按等间隔分割的量化。均匀量化时，量化噪声平均功率只取决于量化间隔，对于均匀分布的输入信号而言，输出量化信噪比恒定，但对于非均匀分布非平稳的输入信号，输入信号功率下时量化信噪比小，反之，输入信号频率大时量化信噪比大，影响信号的恢复。要满足条件，则编码位数多，设备复杂。在语言信号数字化通信中，均匀量化有个明显不足之处：量化信噪比随信号的电平的减小而下降。为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化。非均匀量化是根据

信号的不同区间来确定量化间隔。信号值小时，量化间隔小，信号值大时，量化间隔就大，在不增大量化级数N 的前提下，使量化信噪比在较宽的动态范围内达到所需指标，即改善了小信号时的量化信噪比。其实现方法是将样值通过压缩器后再进行均匀量化，常用的是μ压缩律和A 压缩律。美国和日本采用μ律，我国和欧洲采用A 律。

3）编码理论

将量化后的信号变换成代码，即模数转换的第三步，把多电平变成二进制电平。其相反的过程称为译码。编码方法多种多样，在现有的编码方法中，若按编码的速度来分大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用高速编码。若按编码器的种类来分大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型和混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明。13折线特性就是近似于A 压缩律的特性，其中A =87.6，仅考虑第一象限时其曲线如图2.9所示。完整13折线，负向8段斜线按同样方法得到，第Ⅲ象限的折线与第Ⅰ象限呈奇对称，斜率相同的段合为一段，共13段，称为13折线法。

图2.9 13折线A 律特性

A 律13折线用8bit 编码，8位二进制码表示为1D ，2D ，3D ，4D ，5D ，6D ，7D ，

8D 。1D 是极性码，表示量化信号的极性，通常“1”表示正极性，

“0”表示负极性；2D ，3D ，4D 是段落码，表示信号绝对值处在哪个段落，3位码的8种可能状态分别代表8个

通信原理课程设计报告(基于Matlab)

2DPSK调制与解调系统的仿真 设计原理 (1) 2DPSK信号原理 1.1 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义为本码元初相与前一码元初相之差，假设： →数字信息“0”； →数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0

或 ： 1.2 2DPSK 信号的调制原理 一般来说，2DPSK 信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK 信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0” 时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi 。 图1.2.2 键控法调制原理图 1.3 2DPSK 信号的解调原理 2DPSK 信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 码变换 相乘 载波 s(t) e o (t)

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

通信原理实验--数字基带传输仿真实验

数字基带传输实验 实验报告

一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习Matlab 的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、系统框图及编程原理 1.带限信道的基带系统模型（连续域分析） ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期，二进制码元周期 ?发送滤波器―― 或或 ?发送滤波器输出――

?信道输出信号或接收滤波器输入信号 （信道特性为1） ?接收滤波器―― 或或 ?接收滤波器的输出信号 其中 （画出眼图） ?如果位同步理想，则抽样时刻为 ?抽样点数值为（画出星座图） ?判决为 2.升余弦滚降滤波器 式中称为滚降系数，取值为, 是常数。时，带宽为Hz；时，带宽为Hz。此频率特性在内可以叠加成一条直线，故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为s，或无码间干扰传输的最大符号速率为Baud。

相应的时域波形为 此信号满足 在理想信道中，，上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。 如果传输码元速率满足，则通过此基带系统后无码间干扰。 3.最佳基带系统 将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统，而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。 要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。由于最佳基带系统的总特性是确定的，故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。 设信道特性理想，则有

（延时为0） 有 可选择滤波器长度使其具有线性相位。 如果基带系统为升余弦特性，则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。 由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应 升余弦滤波器（或平方根升余弦滤波器）的带宽为，故其时域抽样速率至少为，取，其中为时域抽样间隔，归一化为1。 抽样后，系统的频率特性是以为周期的，折叠频率为。故在一个周期内 以间隔抽样，N为抽样个数。频率抽样为，。 相应的离散系统的冲激响应为 将上述信号移位，可得因果系统的冲激响应。 5．基带传输系统（离散域分析） ?输入符号序列―― ?发送信号―― ――比特周期，二进制码元周期 ?发送滤波器――

通信原理实验报告-含MATLAB程序

通信原理实验报告 实验一 数字基带传输实验 一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习Matlab 的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 1. 带限信道的基带系统模型（连续域分析） 输入符号序列 ————｛al ｝ 发送信号 ————1 0()()L l d t al t lTb δ-==-∑ Tb 是比特周期，二进制码元周期 发送滤波器 ————GT(w)或GT （t ）

发送滤波器输出 ———— 11 00()()*()()*()()L L l b T l T b T l l x t d t t a t lT g t a g t lT g δ--====-=-∑∑ 信道输出信号或接收滤波器输入信号()()()y t x t n t =+ 接收滤波器 ()R G ω或()R G f 接收滤波器输出信号 1 0()()*()()*()*()()*()()()L R T R R l b R l r t y t g t d t g t g t n t g t a g t lT n t -===+=-+∑ 其中2()()()j ft T R g t G f G f e df π∞ -∞=? 如果位同步理想，则抽样时刻为b l T ? 0 1l L =- 判决为 '{}l a 2. 升余弦滚降滤波器 1()||2s s H f T f T α-=≤； ()H f =111[1cos (||)]||2222s s s s s T T f f T T T παααα--++-<≤ ()H f = 10||2s f T α+> 式中α 称为滚降系数，取值为0 <α ≤1, T s 是常数。α = 0时，带宽为1/ 2T s Hz ；α =1时， 带宽为1/T s Hz 。此频率特性在(?1/(2T s ),1/(2T s ))内可以叠加成一条直线，故系统无码间干 扰传输的最小符号间隔为T s s ，或无码间干扰传输的最大符号速率为1/T s Baud 。相应的时 域波形h (t )为 222sin /cos /()/14/s s s s t T t T h t t T t T παππα=?- 此信号满足

通信原理MATLAB验证低通抽样定理实验报告

通信原理实验报告 一、实验名称 MATLAB验证低通抽样定理 二、实验目的 1、掌握抽样定理的工作原理。 2、通过MATLAB编程实现对抽样定理的验证，加深抽样定理的理解。同时训练应用计算机分析问题的能力。 3、了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。 4、计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下恢复信号的误差，并由此总结采样频率对信号恢复产生误差的影响，从而验证时域采样定理。 三、实验步骤及原理 1、对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的。 2、设连续信号的的最高频率为Fmax，如果采样频率Fs>2Fmax，那么采样信号可以唯一的恢复出原连续信号，否则Fs<=2Fmax会造成采样信号中的频谱混叠现象，不可能无失真地恢复原连续信号。 四、实验内容 1、画出连续时间信号的时域波形及其幅频特性曲线，信号为 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t) 2、对信号进行采样，得到采样序列，画出采样频率分别为10Hz，20 Hz，50 Hz时的采样序列波形； 3、对不同采样频率下的采样序列进行频谱分析，绘制其幅频曲线，对比各频率下采样序列和的幅频曲线有无差别。 4、对信号进行谱分析，观察与3中结果有无差别。 5、由采样序列恢复出连续时间信号，画出其时域波形，对比与原连续时间信号的时域波形。 五、实验仿真图 (1) x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t)的时域波形及幅频特性曲线。clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df;

matlab验证时域采样定理实验报告

通信原理实验报告实验名称：采样定理 实验时间： 201211日年12月 指导老师：应娜 学院：计算机学院 级：班 学号： 姓名：

通信原理实验报告 一、实验名称 MATLAB验证低通抽样定理 二、实验目的 1、掌握抽样定理的工作原理。 2、通过MATLAB编程实现对抽样定理的验证，加深抽样定理的理解。同时训练应用计算机分析问题的能力。 3、了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。 4、计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下恢复信号的误差，并由此总结采样频率对信号恢复产生误差的影响，从而验证时域采样定理。 三、实验步骤 1、画出连续时间信号的时域波形及其幅频特性曲线，信号为 f(x)=sin(2*pi*80*t)+ cos(2*pi*30*t)； 2、对信号进行采样，得到采样序列，画出采样频率分别为80Hz，110 Hz，140 Hz时的采样序列波形； 3、对不同采样频率下的采样序列进行频谱分析，绘制其幅频曲线，对比各频率下采样序列和的幅频曲线有无差别。 4、对信号进行谱分析，观察与3中结果有无差别。 5、由采样序列恢复出连续时间信号，画出其时域波形，对比与原连续时间信号的时域波形。 四、数据分析 (1)部分程序分析： f=[fs0*k2/m2,fs0*k1/m1]; %设置原信号的频率数组 axis([min(t),max(t),min(fx1),max(fx1)]) %画原信号幅度频谱 f1=[fs*k2/m2,fs*k1/m1]; %设置采样信号的频率数组 fz=eval(fy); %获取采样序列 FZ=fz*exp(-j*[1:length(fz)]'*w); %采样信号的离散时间傅里叶变换 TMN=ones(length(n),1)*t-n'*T*ones(1,length(t)); 由采样信号恢复原信号fh=fz*sinc(fs*TMN); %． (2)原信号的波形与幅度频谱：

(完整版)机械原理知识点归纳总结

第一章绪论 基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。 第二章平面机构的结构分析 机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。 1. 机构运动简图的绘制 机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。 为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。 2. 运动链成为机构的条件 判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。 运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。 机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。 机构自由度计算是本章学习的重点。 准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。 (1) 复合铰链 复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。 正确处理方法：k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。 (2) 局部自由度 局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。 正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。 (3) 虚约束 虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。 正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。 虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。 3. 机构的组成原理与结构分析 机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。 第三章平面机构的运动分析 1．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心（数目、位置的确定），以及“三心定理”。 2．瞬心法在简单机构运动分析上的应用。 3．同一构件上两点的速度之间及加速度之间矢量方程式、组成移动副两平面运动构件在瞬时重合点上速度之间和加速度的矢量方程式，在什么条件下，可用相对运动图解法求解？ 4．“速度影像”和“加速度影像”的应用条件。 5．构件的角速度和角加速度的大小和方向的确定以及构件上某点法向加速度的大小和方向的确定。 6．哥氏加速度出现的条件、大小的计算和方向的确定。 第四章平面机构的力分析 1．基本概念：“静力分析”、“动力分析”及“动态静力分析” 、“平衡力”或“平衡力矩”、“摩擦角”、“摩擦锥”、“当量摩擦系数”和“当量摩擦角”（引入的意义）、“摩擦圆”。 2．各种构件的惯性力的确定： ①作平面移动的构件； ②绕通过质心轴转动的构件；

通信原理matlab实验1

实验一 设计任务： 用MatLib仿真一个BFSK通信系统，基本参数： 1）fc=1000Hz； 2）Rb=100bps； 3）信息序列:“Hello world”的ASCII 实验与报告基本要求： 1）Matlab程序，要点旁注（可打印后手写）； 2）绘出信号波形，绘出信号PSD； 3）给出解调后的信息序列； 4）将信息重复3遍以上,FSK信号保存为WAV文件格式，使用音频播放，聆听；M文件： wave.m function[t,mt]=wave(m,dt,fs) l=length(m); mt=[]; ddt=1/fs; n=floor(dt*fs); m_add=ones(1,n); for i=1:l if(m(i)) mt=[mt,m(i),m_add]; else mt=[mt,m(i),m_add*0]; end t=(1:((n+1)*l))*ddt; end my_filter.m function[num,den]=my_filter(wp,ws,ap,as) if nargin<4 as=15; end if nargin<4 ap=3; end [n,wn]=buttord(wp,ws,ap,as); [num,den]=butter(n,wn); end 代码：

f0=800;%‘0’码载波频率 f1=1200;%‘1’码载波频率 fs=4000;%采样频率 Rb=100;%比特率 dt=1/Rb;%一个比特发送时间 A0=2;%调制幅度 A1=2;%相干解调幅度 miu=0;sigma=0.3;%miu:高斯白噪声均值，sigma：高斯白噪声均方差 str='Hello world';%信号字符串 m_dec=abs(str);%将信号字符串转换成ASCII码(十进制) m_bin=dec2bin(m_dec,8); m_bin=abs(m_bin)-48;%将十进制转换成8比特二进制矩阵 m=[]; for i=1:size(m_bin,1) m=[m,m_bin(i,:)]; end%将二进制转换成行向量 [t,m]=wave(m,dt,fs);%对信号采样 mt_f1=m.*cos(2*pi*f1*t)*A0;%频率f1调制 mt_f0=(~m).*cos(2*pi*f0*t)*A0;%频率f0调制 mt=mt_f1+mt_f0;%发送信号 l=length(mt); subplot(2,1,1);plot(t,mt); grid on;xlabel('t/s');title('m(t)');%发送信号波形subplot(2,1,2);periodogram(mt,[],l,fs);grid on;%发送信号PSD

北邮通信原理软件实验报告XXXX27页

通信原理软件实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 一、通信原理Matlab仿真实验 实验八 一、实验内容 假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。 二、实验原理 1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM 该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为： 应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制： AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。 2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波 c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：

若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。 3、单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式： 或 其频谱图为： 三、仿真设计 1、流程图：

通信原理MATLAB仿真

小学期报告 实习题目通信原理Matlab仿真专业通信与信息工程 班级 学号 学生姓名 实习成绩 指导教师 2010年

通信原理Matlab仿真 目录 一、实验目的------------------------------------------------------------------------------------------------2 二、实验题目------------------------------------------------------------------------------------------------2 三、正弦信号波形及频谱仿真------------------------------------------------------------------------2 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------2 （二）仿真原理及思路--------------------------------------------------------------------------------------2 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------------------- 3 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------3 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------5 四、单极性归零波形及其功率谱密度仿真--------------------------------------------------------5 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------6 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ -------6 （三）程序流程图-------------------------------------------------------------------------------------------6 （四）仿真程序及运行结果--------------------------------------------------------------------------------6 （五）实验结果分析-------------------------------------------------------------------------------- -------6 五、升余弦滚降波形的眼图及功率谱密度仿真-------------------------------------------------8 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------8 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ -------9 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------- -----------9 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------10 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------11 六、PCM编码及解码仿真-----------------------------------------------------------------------------12 （一）通信原理知识---------------------------------------------------------------------------------- ---12 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ ------ 13 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------- -----------14 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------15 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------18 七、实验心得---------------------------------------------------------------------------- -------------------18

通信原理实验教程(MATLAB)

实验教程

目录 实验一：连续时间信号与系统的时域分析-------------------------------------------------6 一、实验目的及要求---------------------------------------------------------------------------6 二、实验原理-----------------------------------------------------------------------------------6 1、信号的时域表示方法------------------------------------------------------------------6 2、用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号----------------------------------7 3、LTI系统的时域描述-----------------------------------------------------------------11 三、实验步骤及内容--------------------------------------------------------------------------15 四、实验报告要求-----------------------------------------------------------------------------26 实验二：连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------27 一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------27 二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------27 1、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------27 2、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------28 3、离散时间信号的傅里叶变换DTFT -------------------------------------------------28 4、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------29 5、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------33 三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------34 四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------48 实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------49 一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------49 二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------49 1、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------49 2、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------50 3、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------50 三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------51 四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------58 实验四：调制与解调以及抽样与重建------------------------------------------------------59 一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------59 二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------59

通信原理MATLAB仿真基础(新)

第三章设计性实验（MATLAB仿真实验） 3.1M ATALAB语言概述 3.1.1 MATALAB语言的发展 MATALAB是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便，输入简洁，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，因此，当前已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。 MATLAB是由美国Mathworks公司与1984年正式推出的，从那时到现在已升级到7.x版本。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更强大。特别是在系统仿真和实时运行等方面，有很多新进展，更扩大了它的应用前景。 MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix Laboratoy）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的需求。它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，适应于多种平台。MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是数值计算用的最频繁的电子信息类学科中，已成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。 MATLAB语言比较好学，因为它只有一种数据类型，一种标准的输入输出语句，不用“指针”，不需编译，比其他语言少了很多内容;听三、四个小时课，上机练几个小时，就可入门了。以后自学也十分方便，通过它的演示（demo）和求助（help）命令，人们可以方便地在线学习各种函数的用法及其内涵 MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有700多个，其中常用的有二三百个，要尽量多记少查，可以提高编程效率。 3.1.2MATLAB语言的特点 1.矩阵运算：每个变量代表一个矩阵，它以矩阵运算见长；每个元素都看作复数，所有的运算都对矩阵和复数有效。(虚部符号可用i或j) clear %清除内存变量 format short % c1=1-2i,c2=3*(2-sqrt(-1)*3),c3=6+sin(.5)*1j c4=complex(1,2) %建立复数 c1 = 1.0000 - 2.0000i

现代通信原理实验---模拟调制的MATLAB实现

画出频谱、功率谱密度图。 dt=0.001; fmax=1; fc=10; T=5; N=T/dt; t=[0:N-1]*dt; mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); A=0; s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t)); [f,Xf]=FFT_SHIFT(t,s_ssb); PSD=(abs(Xf).^2)/T; figure(1) subplot(211); plot(t,s_ssb);hold on ; title('SSB 调制信号'); subplot(212); plot(f,PSD); axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]); title('SSB 信号功率谱'); xlabel('f'); xlabel('f'); 00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82 -2-1 1 2 SSB 调制信号 -20-15-10-50 51015200 1 2 3 SSB 信号功率谱 f

画出频谱、功率谱密度图。 dt=0.001; %时间采样频谱 fmax=1; %信源最高频谱 fc=10; %载波中心频率 T=5; %信号时长 N=T/dt; t=[0:N-1]*dt; mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源 A=0; s_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t); [f,Xf]=FFT_SHIFT(t,s_dsb); %调制信号频谱 PSD=(abs(Xf).^2)/T; %调制信号功率谱密度 figure(1) subplot(211); plot(t,s_dsb);hold on; %画出DSB 信号波形 plot(t,A+mt,'r--'); %表示DSB 包络 plot(t,-A-mt,'r--'); title('DSB 调制信号及其包络'); xlabel('t'); subplot(212); %画出功率谱图形 plot(f,PSD); axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]); title('DSB 信号功率谱'); xlabel('f'); xlabel('f'); 00.51 1.52 2.53 3.54 4.55 -2-1 1 2 DSB 调制信号 及其包络 t -20-15-10-50 51015200 0.2 0.4 0.6 0.8 DSB 信号功率谱f

机械原理(第七版)试题及概念总结

机械原理（第七版）重要概念总结（附）及复习试题 （认真看完，考试必过） 卷一 一、填空题（每小题2分，共20分） 1、 平面运动副的最大约束数为 2 个 ，最小 约束数为 1 个。 2、 当两构件组成转动副时，其相对速度瞬心在 转动副中心 处。 3、 对心曲柄滑块机构，若以连杆为机架，则该机构演 化为 曲柄摇块机构 。 4、 传动角越大，则机构传力性能越 好 。 5、 凸轮机构推杆的常用运动规律中，二次多项式运动 规律具有 柔性 冲击。 6、 蜗杆机构的标准参数从 中间平面 中取。 7、 常见间歇运动机构有： 棘轮机构 、 槽轮 机构 等。 8、 为了减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮装在 高 速 轴上。 9、 实现往复移动的机构有： 曲柄滑块机 构 、 凸轮机构 等。 10、 外啮合平行轴斜齿轮的正确啮合条件为： 212121n n n n m m ααββ==-=，， 。 二、简答题（每小题5分，共25分） 1、何谓三心定理？ 答：三个彼此作平面运动的构件的三个瞬心必位于同一 直线上 。 2、 简述机械中不平衡惯性力的危害？ 答：机械中的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动 压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应 力，降低机械效率和使用寿命，而且会引起机械及其基 础产生强迫振动。 3、 铰链四杆机构在死点位置时，推动力任意增大也不 能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是否相 同？试加以说明？ 答：（1）不同。 （2）铰链四杆机构的死点指：传动角=0度时，主动 件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心， 而不能使从动件转动，出现了顶死现象。 死点本质：驱动力不产生转矩。 机械自锁指：机构的机构情况分析是可以运动 的，但由于摩擦的存在，却会出现无论如何增大驱动力， 也无法使其运动的现象。 自锁的本质是：驱动力引起的摩擦力 大于等 于 驱动力的有效分力。 4、 棘轮机构与槽轮机构均可用来实现从动轴的单向间 歇转动，但在具体的使用选择上，又有什么不同？ 答：棘轮机构常用于速度较低和载荷不大的场合，而且 棘轮转动的角度可以改变。槽轮机构较棘轮机构工作平 稳，但转角不能改变。 5、 简述齿廓啮合基本定律。 答：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比， 都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分 成的两段成反比。 三、计算题（共45分） 1、绘制偏心轮机构简图（草图），并求机构自由度。（10分） 1 2 3 4 A B C

通信原理课程设计 基于MATLAB的数字基带传输系统的研究和分析讲解

塔里木大学信息工程学院通信原理课程设计 2016届课程设计 《基于MATLAB的数字基带传输系统的研究与分 析》 课程设计说明书 学生姓名 学号 所属学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信16-1 指导教师蒋霎

塔里木大学教务处制 摘要 本论文主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字基带传输系统。本文首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信，数字基带传输系统的组成及数字基带信号的传输过程。接着介绍了数字基带传输系统的特性包括数字PAM信号功率普密度及常用线路码型，并通过比较最终选择双极性不归零码。然后介绍了MATLAB仿真软件。之后介绍了数字基带信号的最佳接收的条件以及如何通过示波器观察基带信号的波形。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。 关键字：数字基带传输系统MATLAB 计算机仿真；

目录 1.前言 0 2.正文 0 2.1数字基带传输系统 0 2.2 数字基带信号 (1) 2.2.1基本的基带信号波形 (1) 2.2.2基带传输的常用码型 (2) 2.3实验原理 (5) 2.3.1数字通信系统模型 (5) 2.3.2数字基带传输系统模型 (5) 3.1MATLAB软件简介 (6) 3.1．1软件介绍 (6) 3.1.2 Matlab语言的特点 (7) 4.1实验内容 (7) 4.1.1理想低通特性 (8) 4.1.2余弦滚降特性 (8) 4.1.3 Matlab设计流程图 (9) 4.1.4余弦滚降系基于matlab的程序及仿真结果 (9) 致谢 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

通信原理MATLAB

>> % 文件名e_gauss.m % 高斯曲线 clear; a=0;sigma=1; x=-10:0.0001:10; y=(1/((sqrt(2*pi))*sigma))*exp(-((x-a).^2)/(2*sigm a.^2)); plot(x,y); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）'); >> % 文件名e_gauss.m % 高斯曲线 clear; a=0;sigma=3; x=-10:0.0001:10; y=(1/((sqrt(2*pi))*sigma))*exp(-((x-a).^2)/(2*sigm a.^2)); plot(x,y); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）'); >> % 文件名e_gauss.m % 高斯曲线 clear; a=3;sigma=1; x=-10:0.0001:10; y=(1/((sqrt(2*pi))*sigma))*exp(-((x-a).^2)/(2*sigma .^2)); plot(x,y); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）');

>> clear; a2=0;sigma2=1; x2=-10:0.0001:10; y2=(1/((sqrt(2*pi))*sigma2))*exp(-((x2-a2).^2)/(2*sigma2.^2)); subplot(3,1,1);plot(x2,y2,'b'); a3=6;sigma3=1; x3=-10:0.0001:10; y3=(1/((sqrt(2*pi))*sigma3))*exp(-((x3-a3).^2)/(2*sigma3.^2)); subplot(3,1,2);plot(x3,y3,'g'); a1=-6;sigma1=1; x1=-10:0.0001:10; y1=(1/((sqrt(2*pi))*sigma1))*exp(-((x1-a1).^2)/(2*sigma1.^2)); subplot(3,1,3);plot(x1,y1,'r'); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）');