MATLAB_SIMULINK的模拟通信系统仿真

图 4 采用斜率鉴频的 FM 通信系统仿真模型
图 5 采用 PLL 鉴频器的 FM 通信系统仿真模型
参 考 文 献:
[1 ] 沈振元 ,聂志泉 ,赵学荷. 通信系统原理[ M] . 西安 :西安电子科 技大学出版社 ,1993.
[2 ] 程卫国 ,冯峰 ,姚东 ,等. MATLAB5. 3 应用指南[ M] . 北京 : 人民 邮电出版社 ,1999. 责任编辑 :张荣香
Abstract : Based on MATLABΠSIMULINK , the methods of founding the simulation models for analogue com2 munication systems are presented by means of some examples. The results prove that the dynamic working state of analogue communication systems can be reflected with the simulation models. There is better performance in demonstration , visualization and practice. It provides powerful tools to study and design the communication systems. Key words : MATLAB ; SIMULINK; communication system ; simulation
仿真系统用到的各种模块 , 均采用 SIMULINK 模型库中的功能模块 ,可直接用鼠标从 Simulink Li2 brary Browser 窗口拖到模型编辑窗口 ,然后设置其参
收稿日期 :2003 - 06 - 02
作者简介 :周开利 (1965 - ) ,男 ,海南大学信息科学技术学院 ,副教
第
27 卷 第 2003 年 12
12 月
期
信 息 技 术
INFORMATION TECHNOLO
GY
VOL. 27 Dec .
NO. 2003
12
基于 MATLABΠSIMULINK 的模拟通信系统仿真
周开利
(海南大学 信息科学技术学院 , 海口 570228)
在仿真模型中 ,以双向限幅器实现电子开关的 功能 ,其下限设置为 Von (或 0) ,不设上限 ,表示输入 信号大于二极管的导通电压 Von 时 ,二极管导通 ,开 关闭合 ;以低通滤波器模拟 RC 的作用 ,其上限截止
—2 —
2 非线性通信系统的仿真
非线性调制模拟通信系统主要为角度调制 ,分
为调频 ( FM) 和调相 ( PM) 。基于 MATLABΠSIMULINK
—3 —
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据 (1) , (2) 表达式可以直接建立系统的仿真模
型 ,如图 4 所示 。若采用锁相环 ( PLL) 鉴频器 ,相应
的 FM 通信系统仿真模型 ,如图 5 所示 。
另一种非线性调制通信系统 ———PM 通信系统
的仿真模型可参照上述方法建立 。
3 结论
本文基于 MATLABΠSIMULINK动态仿真环境 ,以 实例阐述了根据系统模型框图和数学模型 (数学表 达式) ,利用 SIMULINK 功能模块或自建功能模块 , 建立通信系统仿真模型的方法 。结果表明 , 基于 MATLAB 的 SIMULINK仿真模型 ,能够反映模拟通信 系统的动态工作过程 ,其可视化界面具有很好的演 示效果 ,为通信系统的设计和研究提供了强有力的 工具 ,也为学习通信系统理论提供了一条非常好的 途径 。
Simulation for analogue communication system based on MATLABΠSIMULINK
ZHOU KLeabharlann Baidui2li
( Institute of Information Science and Technology , Hainan University , Haikou 570228 , China)
(1)
式中 , A 为载波的振幅 ,ωc 为载波频率 , kf 为调
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∫t
频灵敏度 , u = m (τ) dτ, m ( t) 为调制信号 。 -∞
中 ,输出为调制过程中乘法器的时域波形和功率谱 、 已调波时域波形和功率谱 、解调器输出时域波形 。
图 1 线性调制通信系统的 Simulink 仿真模型
1. 2 利用自建功能模块进行仿真 在上述模型中用到的模块 , 全部是 SIMULINK
库中具备的 ,如果库中没有仿真需要的功能模块 ,则 可以通过现有的功能模块自建新的功能模块 。如 , AM 通信系统采用大信号包络检波时 ,库中没有包 络检波器模块 ,需要自建 。若不考虑二极管的电容 效应和反向电阻 ,则包络检波器电路及其大信号等 效模型可以看成是一电子开关和 RC 低通滤波器的 级联 ,如图 2 所示 ,据此构成图 3 所示的仿真模型 。
的仿真 ,还可以根据系统的数学表达式直接实现 。
以 FM 通信系统为例 ,其已调波信号的表达式为 :
∫t
S FM ( t) = Acos ωc t +
kf m (τ) dτ =
-∞
Acos ωc t + kf u =
A
cos
ω c
t
+ cos ( kf u)
-
sin
ω c
t
+
sin ( kf u)
摘 要 : 基于 MATLABΠSIMULINK动态仿真环境 , 以实例阐述了建立模拟通信系统仿真模型的方 法 , 结果表明 , 仿真模型能够反映模拟通信系统的动态工作情况 , 具有较强的演示性 、可视性 和实用性 , 是学习 、研究和设计通信系统强有力的工具 。 关键词 : MATLAB ; SIMULINK; 通信系统 ; 仿真 中图分类号 : TP391. 9 文献标识码 :A 文章编号 :1009 - 2552 (2003) 12 - 0001 - 03
随着计算机仿真技术的发展 ,构筑通信系统仿 真平台 ,可以在计算机上显示不同系统的工作原理 , 进行波形观察 、频谱分析和性能分析等 ,为通信系统 设计和研究提供强有力的指导 。
MATLAB 最初是 Mathworks 公司推出的一种数 学应用软件 ,经过多年的发展 ,开发了包括通信系统 在内的多个工具箱 ,从而成为目前科学研究和工程 应用最流行的软件包之一 。MATLAB 的动态仿真软 件 SIMLINK提供了可视化的系统仿真环境和多个模 型库 ,在模型库中提供了丰富的功能模块 ,采用模块 化设计 ,可以方便 、灵活地建立通用性较强的通信仿 真模型 。本文以模拟通信系统为例 ,阐述在 MAT2 LABΠSIMULINK环境下 ,建立通信系统仿真模型 ,进 行通信系统仿真的方法 。
授 ,硕士 。
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数 ,正确连接各功能模块即完成系统仿真模型的建 立 。可以根据需要输出仿真结果 ,在上述仿真模型
1 线性调制模拟通信系统的仿真
1. 1 MATLABΠSIMULINK仿真模型的建立 基于 MATLABΠSIMULINK的仿真 ,需要建立系统
的数学模型 。线性调制方式主要有调幅 (AM) 、双边 带 (DSB) 、单边带 (SSB) 、残留边带 (VSB) 调制等几种 方式 ,从调制和解调的一般模型上看 ,线性调制系统 若采用相干解调 ,其仿真模型的区别仅仅在于所采 用的滤波器不同 ,以及模型参数选择上的差异 。为 了演示不同调制方式的工作情况 ,可以将其集成在 同一仿真模型中 ,如图 1 所示 ,不同调制方式可以由 手动开关进行切换 。
图 3 包络检波器仿真模型及其封装子模块
频率为包络检波器模块的参数 ,在建立仿真模型时 设置 ,其值应为调制信号的最高频率 。将包络检波 器仿真模型作为一个子模块进行封装 ,并存入 Ana2 log Passband Modulation 库中 ,作为其中的一个功能模 块可随时被调用 。
图 2 包络检波器电路及其等效模型
对于 FM 已调波的解调 ,可对上式微分 :
∫ d
dt
s FM
(
t
)
=
d dt
Acos (ωc t +
t
kf m (τ) dτ)
-∞
=
∫t
Akf m ( t) sin
ω c
t
+
kf m (τ) dτ
-∞
(2)
(2) 式结果为 AM - FM 波 ,采用包络检波即可
中恢复调制信号 ,此方式为斜率鉴频 。