調(diào)制解調(diào)軟件實(shí)驗(yàn)建設(shè)的研究

張松華 陸秀令

摘要 針對采用硬件開設(shè)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)的不足，提出采用Multisim、MATLAB、LabVIEW開設(shè)軟件實(shí)驗(yàn)的方法，并給出完整的仿真實(shí)例。通過以上實(shí)例可以證明，軟件實(shí)驗(yàn)對于調(diào)制解調(diào)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以起到非常積極的作用。

關(guān)鍵詞 調(diào)制解調(diào)；軟件實(shí)驗(yàn)；Multisim；MATLAB；LabVIEW

中圖分類號：G642.423文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1671-489X(2012)12-0124-03

Research on Software Experiment of Modulation and Demodulation//Zhang Songhua, Lu Xiuling

Abstract This paper puts forward simulation methods of software experiment with Multisim, MATLAB, LabVIEW aiming at the shortcoming of hardware experiment on the modulation and demodulation experiment teaching, and the example are discussed chiefly. The experiments testify that it is very important for the software to strengthen the experiment teaching reform of Modulation and demodulation.

Key words modulation and demodulation; software experiment; Multisim; MATLAB; LabVIEW

Authors address Electrical and Information Engineering Department, Hunan Institute of Technology, Hengyang, Hunan, China 421002

調(diào)制解調(diào)是通信系統(tǒng)中的重要組成部分，是通信原理教學(xué)中的重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，與理論教學(xué)起到相互促進(jìn)的作用[1]。傳統(tǒng)教學(xué)中的調(diào)制解調(diào)硬件實(shí)驗(yàn)，設(shè)備配置多、接線繁瑣、實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，因而準(zhǔn)備和進(jìn)行的時(shí)間長、效率低、效果差，達(dá)不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。計(jì)算機(jī)仿真具有精度高、通用性強(qiáng)、重復(fù)性好、建模迅速以及成本低廉等許多優(yōu)點(diǎn)，尤其是近年來發(fā)展了以Multisim、MATLAB、LabVIEW為代表的多種科學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)仿真語言，使用起來比利用傳統(tǒng)的C/C++語言進(jìn)行仿真方便快捷得多，因此計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在國內(nèi)學(xué)術(shù)界和科技界的迅速普及，也大大提高了科學(xué)研究的效率[2-3]。本文以Multisim、MATLAB、LabVIEW為軟件平臺，研究調(diào)制解調(diào)軟件實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的仿真，通過仿真實(shí)例闡述Multisim、MATLAB、LabVIEW軟件在調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的可行性。

1 基于Multisim的調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

圖1所示電路是基于Multisim平臺實(shí)現(xiàn)AM-DSB調(diào)制解調(diào)的實(shí)驗(yàn)原理圖。在此原理圖中，通過開關(guān)J1可以很方便地實(shí)現(xiàn)AM與DSB的轉(zhuǎn)換：當(dāng)J1閉合時(shí)，此圖可實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制解調(diào)；當(dāng)J1斷開時(shí)，此圖可實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制解調(diào)，原理和操作都十分的簡單便利。下面以AM調(diào)制解調(diào)為例進(jìn)行說明[4]。

將圖1中各參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置：J1閉合，V1為1 V、1 KHz，V3為2 V、100 KHz，V6為2 V、100 KHz的交流電壓波形，V2為2 V直流電壓波形，仿真波形如圖2（a）所示。圖中ma=1/2=0.5，其中波形由上至下依次為調(diào)制信號波形，AM已調(diào)波形，AM同步檢波波形，解調(diào)波形。

通過改變圖中V1和V2的電壓幅值，可以分別得出ma=1，ma>1的AM調(diào)制解調(diào)波形如圖2（b）和圖2（c）所示。

從圖2所示波形可以清晰地得出AM調(diào)制在不同調(diào)幅度下的波形變化，以及解調(diào)過程中信號波形的變化，使學(xué)生能夠?qū)φn堂中所講述的正常調(diào)幅，臨界調(diào)幅和過調(diào)幅等概念增加感性認(rèn)識，以加深理論知識的理解和掌握。

2 基于MATLAB的調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

Simulink是MATLAB提供的實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造，為用戶省去了許多重復(fù)的代碼編寫工作。基于MATLAB的AM-DSB調(diào)制和解調(diào)實(shí)驗(yàn)仿真框圖如圖3所示[5-6]。

程序框圖中各信號的參數(shù)設(shè)定為：調(diào)制信號為幅值為1，頻率為10 Hz的單頻正弦波；載波信號為幅值為1，頻率為100 Hz的單頻正弦波。調(diào)制信號先通過與固定偏置信號C相加，乘以高頻載波信號，完成AM調(diào)制過程，輸出AM調(diào)幅信號。程序還實(shí)現(xiàn)了在接收端的信號解調(diào)，將AM調(diào)幅信號乘以載波信號，經(jīng)過模擬低通濾波器模塊，就可以解調(diào)還原出調(diào)制信號，完成整個(gè)調(diào)制與解調(diào)過程。程序中調(diào)整固定偏置信號C的大小就可實(shí)現(xiàn)調(diào)制度的可調(diào)形式。

分別觀察在不同調(diào)制度下AM調(diào)幅信號的波形，圖4分別給出程序中ma＜1（C＞1），ma=1（C=1），ma＞1（C＜1）3種情況下的AM調(diào)幅信號波形，使學(xué)生能夠?qū)φn堂中所講述的正常調(diào)幅，臨界調(diào)幅和過調(diào)幅等概念增加感性認(rèn)識，以加深對理論知識的理解和掌握。此外，若將C設(shè)置為0，可以實(shí)現(xiàn)DSB的調(diào)制與解調(diào)。

3 基于LabVIEW的調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

基于LabVIEW的AM調(diào)制和解調(diào)實(shí)驗(yàn)仿真前面板與程序框圖如圖5所示[7-8]。

前面板中分別顯示了調(diào)制信號、載波信號、AM調(diào)幅信號和AM解調(diào)信號的波形。程序框圖中各信號的參數(shù)設(shè)定為：調(diào)制信號為幅值為1，頻率為10 Hz的單頻正弦波；載波信號為幅值為1，頻率為200 Hz的單頻正弦波。調(diào)制信號先通過與固定偏置信號相加，乘以高頻載波信號，完成AM調(diào)制過程，輸出AM調(diào)幅信號。程序還實(shí)現(xiàn)了在接收端的信號解調(diào)，將AM調(diào)幅信號乘以載波信號，兩倍后經(jīng)過低通濾波器filter模塊，就可以解調(diào)還原出調(diào)制信號，完成整個(gè)調(diào)制與解調(diào)過程。

為了程序能夠繼續(xù)運(yùn)行，采用While Loop進(jìn)行循環(huán)結(jié)構(gòu)控制。程序中采用調(diào)制度可調(diào)的形式可以分別觀察在不同調(diào)制度下AM調(diào)幅信號的波形，圖6分別給出程序中ma＜1，ma=1，ma＞1三種情況下的AM調(diào)幅信號波形，使學(xué)生能夠?qū)φn堂中所講述的正常調(diào)幅、臨界調(diào)幅和過調(diào)幅等概念增加感性認(rèn)識，以加深對理論知識的理解和掌握。

4 結(jié)束語

本文簡要介紹了基于Multisim、MATLAB、LabVIEW軟件來實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)的仿真方法，并給出完整的仿真實(shí)例。通過以上實(shí)例可以看出，將軟件用于調(diào)制解調(diào)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅可以克服硬件實(shí)驗(yàn)的缺陷，避免設(shè)備陳舊、儀器損壞等不利因素，而且能夠直觀地看到信號參數(shù)的改變對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響，加深對所學(xué)理論知識的理解，為調(diào)制解調(diào)電路的功能驗(yàn)證及性能分析提供一種全新的、經(jīng)濟(jì)可靠的方法。

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