高频电路仿真实验指导.总结1.07

信息工程与自动化学院

高频电路实验指导书（MATLAB系统仿真部分）

编写：陈家福

2010年9月8日

目录实验一、MATLAB仿真基本操作综合实验

实验二、AM调制与解调实验

实验三、DSB调制与解调实验

实验四、SSB调制与解调实验

实验五、FM调制与解调实验

实验六、混频器（变频器）仿真实验

实验七、PLL锁相环仿真实验

实验八、基于PLL的频率合成器仿真实验

编写说明

随着电子技术领域中信息化、数字化进程的快速发展和计算机技术的普适应用，传统硬件实验的局限性和众多缺点已经开始突显出来，过去靠硬件完成的电路功能，现在大部都可由软件来实现了。虚拟仪器和软件无线电已经正在取代传统硬件设备。

现在，只要能用数学描述的任何事件、过程、信号和功能电路，都可以通过传感转换技术、DSP技术和计算机技术来实现。计算机仿真就是实现这个过程的不可缺失的重要的前期阶段。特别是需要配置贵重仪器或大量仪器参与的各种系统性实验，用传统方法操作的复杂程度高、成本也高，在规模化办学条件下几乎不可能满足实际需要。这种情况下计算机仿真实验的优越性就显现出来了，像是任意多踪数字存储示波、频谱分析、逻辑分析和复杂系统分析实验等，几乎必须由计算机仿真来完成。计算机仿真技术的应用能力已经成为高级工程技术人员必须具备的重要的工程素质之一。

综上所述，适当引入计算机仿真实验，已经成为高校实践教学环节的重要补充。为此，我们在《高频电子线路》（或称《通信电子线路》、也称《非线性电子线路》）的实验教学中进行尝试，选择了一些对实验仪器设备硬件配置要求较高的一定数量的与高频电路相关的仿真实验。由于经验缺乏，若有不足，敬请各位师生指教。

通信工程实验室陈家福

2011年10月

实验一、MATLAB仿真基本操作综合实验

一、实验目的：

认识学习基于MATLAB仿真的M文件程序实现与Simulink仿真工具箱仿真模块调用实现的两种基本方法；通过实验学习掌握各类仿真仪器设备的参数设置和操作使用方法。

（一）信号及其运算的MATLAB实现

注意：以M文件方式，通过调用MATLAB相关函数编程进行实验时，命令和程序的输入一定要在纯英文状态下，否则输入的命令将会发生错误，程序无法执行。我们可通过MATLAB仿真工作窗中的编辑器功能来发现和纠正各类错误。

1.1连续信号的MATLAB实现

MATLAB提供了大量用以生成基本信号的函数，比如最常用的指数信号、正弦信号和三角波信号等就可通过MATLAB的内部函数命令来实现，不需要借助任何工具箱就可调用的函数。例如MATLAB的部分波形或图形函数，详见表一中所示：

1． 指数信号

指数信号t Ae α在MATLAB 中可用exp 函数表示，其调用形式为：

y=A*exp(a*t)

例如图1-1所示指数衰减信号的MATLAB 源程序如下（取A=1，-0.4）:%program1-1Decaying exponential signal A=1;a=-0.4; t=0:0.01:10; ft=A*exp(a*t); plot(t,ft);grid on;

2． 正弦信号

正弦信号Acos(0ω*t+ϕ)和Asin(0ω+ϕ)分别用MATLAB 的内部函数cos 和sin 表示，其调用形式为： A*cos(0ω*t+phi) A*sin(0ω*t+phi)

例如图1-2所示正弦信号的MATLAB 源程序如下（取A=1，0ω=2π，ϕ=π/6）

：

%program1-2Sinusoidal

A=1;w0=2*pi; phi=pi/6;

t=0:0.001:8;

ft=A*sin(w0*t+phi);

plot(t,ft);grid on;

图1-1 单边指数衰减信号图1-2 正弦信号

除了内部函数外，在信号处理工具箱（Signal Prossing Toolbox）中还提供了诸如取样函数、矩形波、三角波、周期性矩形波和周期性三角波等在信号处理中常用的信号。

3．取样函数

取样函数Sa(t)在MATLAB中用sinc函数表示，其定义为：

Sinc(t)=sin(πt)/(πt)

其调用形式为：

Y=sinc(t)

例如图1-3所示取样函数的MATLAB源程序如下：

%program1-3Sample function

t=-3*pi:pi/100:3*pi;

ft=sinc(t/pi);

plot(t,ft);grid on;

图1-3 取样函数图1-4矩形波信号

4．矩形脉冲信号

矩形脉冲信号在MATLAB中用rectpuls函数来表示，其调用形式为：

y=rectpuls(t,width)

用以产生一个幅值为1、宽度为width、相对于t=0点左右对称的矩形波信号。该函数的横坐标范围由向量t决定，是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。例如图1-4所示以t=2T(即t-2×T=0)为对称中心的矩形脉冲信号的MATLAB源程序如下（取T=1）：

%program1-4Rectangular pulse signal

t=0:0.001:4;

T=1;

ft=rectpuls(t-2*T,2*T);

plot(t,ft);grid on;axis([0 4 -0.5 1.5]);

周期性矩形波（方波）信号在NATLAB中用square函数来表示，其调用形式为：

y=square(t,DUTY)

用以产生一个周期为2π、幅值为±1的周期性方波信号，其中的DUTY参数表示占空比（dutycycle）,即在信号的一个周期中正值所占的百分比。例如图1-5所示实现频率为30Hz的周期性方波信号的MATLAB源程序如下：