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1、第!卷第#期!$年%月福建师范大学学报&自然科学版()*+,-.)/0*1 2-,3)+4-.5,2 6 7+8 2 9:&3-9*+-.;2 7,2 9 2),?).!3)#;7 A 9 !$文章编号BC D E!F F&!$#D C%D#G H I J K LM N K O仿真软件在P通信原理Q课程教学中的应用R吴怡CS陈俊!&C 福建师范大学物理与光电信息科技学院S福建 福州#E F T!福州大学电子技术研究所S福建 福州#E !摘要B对;:8 9 7 4?2 7 U仿真软件进行了简要的介绍S对其在P通信原理Q课程中的应用做了详细的论述S并以C V WXY的调制解调原理为例说明了该仿真软
2、件的应用Z关键词B;:8 9 7 4?2 7 UT仿真T通信TC V WXYT调制中图分类号B!C文献标识码BXR R R R R K_ a N b c J N d ed f g Lh a c J N d e c a G d f J O c i Kd f G H I J K LM N K OJ d K c b N e jN eg k K i N LK e J c J N d eN el m nno p q r s t q m pu v w m x yz d h i I K I|NCSz g!h e!&C#$%&()%*+,$+-./0 1 2&3 4$2 5&.,$+6 4$%.&7*S8 9
3、:,-.;&5 4 5+,2*S8 9?%&9#E F S%,.-T!A.+2,2 9 2 4&(3 4$2 5&.,$-6 4$%.&7*&(8 9?%&9=.,4 5+,2*S8 9?%&9#E !S%,.-_ B I J i c b J B C 9 2,9+)*4-D 7 8-A)2,9),9 E 7-A A.2 -9 2),)/;:8 9 7 4?2 7 U9)9 7-E 2,F2,9 E 7)*+8 7)/&-.8)F 2 6 7-,7 G-4DA.7-8C V WXY 4)*.-9 2),-,7 4)*.-9 2),9 E 7)+:9)2.*42,-9 7 HK HO d i I
4、I B;:8 9 7 4?2 7 UT7 4*.-9 2),T)44*,2 *.-9 2),高等学校的信息J通信类专业主要培养从事现代化通信电路J通信网络以及信息传输处理系统的研究J设计J制造J应用及管理的复合型高级工程技术人才Z大部分毕业生将成为现代通信系统的设计者J维护者和使用者ZP通信原理Q是他们在校学习期间一门重要的专业基础必修课Z在进行该课程的学习时如何将理论与实践J原理与应用紧密相结合S是课程教学所面临的较大问题Z;:8 9 7 4?2 7 U以其强大的系统设计功能脱颖而出S利用它能在一定程度上帮助学生理解和掌握课程中的基本概念J基本原理J基本分析方法S更好地掌握理论知识S打下良好
5、的理论基础ZC动态系统仿真设计软件KK;:8 9 7 4?2 7 U简介美国=L X3C M公司的;:8 9 7 4?2 7 UN C S!O是一个完整的动态系统设计J仿真和分析的可视化设计环境Z它运行于微软的P2,)U8 S并提供开发各种系统的模拟和数字工具S包括数字信号处理J通信J控制以及构造通用数学模型Z;:8 9 7 4?2 7 U是从系统定义直到硬件原型测试的设计周期的一个关键元素Z它不但使设计人员能够设计J开发和测试子系统S而且能全面地集成系统Z直观而有力的;:8 9 7 4?2 7 U提供模拟J数字J混合模式系统的开发S线性和非线性系统设计SL-A.-7和Q变换线性系统Z它的用户
6、界面使这些特点非常容易理解Z而用于通信J逻辑JR;和射频S模拟设计的大量可供选择的库能够使设计人员灵活使用RRRRRR作者简介B吴怡&C%F K S女S辽宁葫芦岛人S讲师Z基金项目B福建省教育厅教改基金资助项目&E R F 收稿日期B!$D E D%万方数据!#$%&(%)*设计各类特殊的应用+,-,./0 1 2 34 5 2 6的应用领域!#$%&(%)在信号处理7通信和控制系统的应用+包括模拟7数字和混合模式的系统*相位和频率锁相环*调制7解调和通道建模*完整的8!9系统设计和测试*模拟到数字变换系统7量化和采样系统:包括;7同相和正交系统*线性和非线性系统设计和测试*线性和非线性微分方
7、程的解:包括模糊理论*控制系统设计和测试等+,-?./0 1 2 34 5 2 6的特点该软件以其方便的系统构建7丰富的部件库资源7强大的分析功能和开放的体系结构*可用作系统的系统设计平台7系统仿真平台和综合实验平台+其中!#$%&(%)开放的体系结构表现在一方面可支持用户代码库+用户可用任一种A语言生成的动态连接库:-8 B B 建立自己的图标*从而扩充系统部件+可用到的部分A C A DD编译器有如下:E F G H I J K LA DD M G HN(K L G)#*:O P%$J NJ H%Q(R SA C A DD*:T P(U H G#G M$(#V J I A DD*:W!&J
8、 K$%UA DD+另一方面*!#$%&(%)支持用户处理外部真实世界的数据信号+:E 它使输入的信号源和输出的接收端都可以与外部文件相联+一个非!#$%&(%)的外部文件可在!#$%&(%)的仿真环境中作为信号源X同样*在!#$%&(%)环境下运行系统所得到的结果可存入到一个非!#$%&(%)的外部文件中去*便于用户再作进一步的处理+:O 它还为用户在信号源库7函数库7操作库和信号处理库中*提供了自定义功能:A V#$G&+用户可根据自己的需求*设计实现一些特定功能+!#$%&(%)软件功能还在不断扩展*并不断有新版本推出+在目前的最新版本中*又增加了兼容PJ$I J Y库*A 8 PZ库7
9、自适应滤波器:Z8 9 库7数字视频广播:8 F 库等技术上较为先进的功能库+总之*!#$%&(%)是一个先进的动态系统模拟7仿真和设计平台+O!#$%&(%)软件在通信原理课程中的应用 T 通信原理是信息7通信类专业本科学生的一门重要的专业基础必修课*在大多数重点大学已作为研究生入学考试科目*部分学校的博士考试也作为必考科目+这门课程以概率论与数理统计 7高等数学及信号与系统等课程为基础*并且对后继专业课程移动通信 7卫星通信和微波通信等有着重大的影响*在教学环节中起着过渡的作用*其地位极其重要+该课程的公式和理论推导相对较多*理论性强+因此如何让学生能够更好的掌握这门课程的内容变得尤为的重
10、要+也正是因为这门课的特点*使得在教学时单纯依靠课堂上的理论教学*有关知识是不容易被掌握理解*只有借助一定的辅助工具*才能让学生更好的学习这门课程+现代数字通信系统由三个主要部分构成基带传输系统7频带传输系统和数字传输系统+在这几个系统中以频带传输系统的应用最为突出+所谓的频带传输系统指的是将原始的数字基带信号*经过频谱搬移*变换成适合在频带上传输的频带信号*而传输这个信号的系统就称为频带传输系统+在频带传输系统中*根据数字信号对载波的不同参数的控制*就形成三种主要的频带调制方法+例如*一个载波的基本表示式为_U G#:a Db 这里_称为载波的幅度*称为载波的角频率:与频率c的关系为 dO
11、e c *b称为载波的相位+以基带数字信号控制一个载波的幅度*将其称为数字调幅:Z!f*同理*以基带数字信号控制一个载波的频率*称为数字调频:g!f*以基带数字信号控制一个载波的相位*使其做不连续的有限取值的变化以实现传输信息的方法*称为数字调相:9!f+由这三种基本的调制方式变化又可以得到诸如正交振幅调制:hZP 7最小频移调制:P!f 7数字调幅调相:Z9 f等+这些调制方法在通信原理课程的理论上进行了详细的介绍*并且在课程中对于信号的产生*在发送方对信号进行的处理*信道上信号的传输*接收方信号的处理和恢复都做了比较详细的介绍+但是这些只是停留在静态的理论分析上+学生没有办法从动态上对其进
12、行分析*为了使学生能从动态上更直观的掌握这些技术*采用了动态系统仿真软件!#$%&(%)+iEE福 建 师 范 大 学 学 报:自 然 科 学 版O i i W年万方数据图!#$%调制解调仿真电路原理图&()*+,-*.软件利用其强大的动态仿真功能/可对以上的频带调制方法进行仿真0学生们可以通过绘制实际的硬件描述电路/得到最后的仿真结果/对仿真结果进行分析/比较在不同初始条件下得到的不同结果/便能很容易将书本上的理论知识掌握理解/产生事半功倍的效果0例如在实现正交调幅1!#$%2时/在&()*+,-*.的原理图绘制框内绘制如图!所示的仿真电路/该电路为!#$%正交调幅法的调制和解调电路/它是用
13、两路图3输入信号波形图正交的四电平振幅键控信号叠加形成!#$%信号/经过信道传输后/接收端采用相干检测法进行解调0接着设定系统的运行时间/采样频率等系数值/然后运行系统/在各观察点上可得到仿真结果0当该系统输入信号波形如图3时/调制后的!#$%调制信号波形如图4 0再经过相干解调后/解调后的两路信号波形如图5 0通过对上面几个波形的比较/学生们便很容易加深对这种调制方法的记忆/进而熟练的掌握这种调制方法0图4调制信号波形图图5解调后信号波形图4小结现代通信技术日新月异/理论发展很快/知识结构也更加综合0这对教师的教学和学生的学习来说/都是一个巨大的挑战0利用&()*+,-*.软件在通信类的基础
14、课和专业课中进行辅助教学/一方面解决了学生对理论知识的理解与验证/另一方面它降低了对实际仪器的需求0教师在掌握&()*+,-*.软件的同时/还可以把握通信发展的动向/这对于教学来说是十分重要的0并且在&()*+,-*.软件的辅助教学帮助下/使得原来枯燥无味的理论知识变得生动起来/对于提高学生的学习效率与学习积极性6培养学生科研能力都有很大的帮助0参考文献78!9李东生0&()*+,-*.系统设计及仿真入门与应用8%9 0北京7电子工业出版社/3:3 08 3 9罗卫兵0&()*+,-*.动态系统分析及通信系统仿真设计8%9 0西安7西安电子科技大学出版社/3:3 08 4 9青松/程岱松/武建华0数字通信系统的&()*+,-*.仿真与分析8%9 0北京7电子工业出版社/3:!08 5 9郭世满/叶奕和/钱德馨0数字通信;原理6技术及应用8%9 0北京7人民邮电出版社/!课程教学中的应用万方数据