呂慶梅

【摘要】采用虛擬仿真將突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)的局限性，打破了以往固定模式的實(shí)驗(yàn)方式，實(shí)驗(yàn)的靈活性和可擴(kuò)展性進(jìn)一步加強(qiáng)，本文介紹了基于SystemView和Simulink的兩種仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c理論模型相對(duì)應(yīng)，既可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)的整體理解，又彌補(bǔ)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的不足，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】通信原理 虛擬仿真 SystemView Simulink

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）01-0224-01

1.引言

在以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的國內(nèi)外高校中，通信原理課程的教學(xué)簡化了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，對(duì)原理、公式推導(dǎo)的思路予以闡述，注重結(jié)論的物理意義和理解，采用系統(tǒng)模型、系統(tǒng)的觀點(diǎn)，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整體系統(tǒng)的理解，都會(huì)加入實(shí)踐教學(xué)加深學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)和理解，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般是以實(shí)驗(yàn)箱為主的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，在設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新方面受到了很大的限制，而實(shí)驗(yàn)箱與通信系統(tǒng)仿真相結(jié)合的方式，通過實(shí)驗(yàn)箱完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，通過仿真軟件完成綜合性和設(shè)計(jì)性?？蛇M(jìn)一步提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，而且，仿真實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和條件的限制，可大大增加學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

本文將重點(diǎn)介紹幾種常用的仿真軟件，改變以往采用實(shí)驗(yàn)箱的單一模式的實(shí)驗(yàn)，通過仿真減少在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)箱中諸多不確定因素，極大的提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，同時(shí)為學(xué)生提供了一個(gè)便捷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2.基于SystemView 的通信系統(tǒng)仿真

SystemView軟件用模塊小部件進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的仿真，在掌握原理的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)小部件內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)仿真，以DPSK調(diào)制解調(diào)仿真為例，只要在SystemView模塊庫里選擇相應(yīng)的虛擬部件，并對(duì)選擇的虛擬部件配置合適的參數(shù)，然后按照原理圖將各個(gè)模塊連接起來，即可進(jìn)行仿真，并可在每個(gè)模塊后面連接觀察設(shè)備，觀察輸出結(jié)果，修改參數(shù)配置，直到仿真成功，通過在庫中選擇虛擬模塊和對(duì)其參數(shù)進(jìn)行配置，再到連接及觀察各個(gè)點(diǎn)后面的輸出結(jié)果，可加深學(xué)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提高其設(shè)計(jì)能力。

圖1是對(duì)DPSK調(diào)制解調(diào)的仿真模型圖， DPSK在調(diào)制前，需進(jìn)行碼變換，在解調(diào)端，采用的是差分相關(guān)解調(diào)法，所以，在解調(diào)端，不需進(jìn)行碼反變換，直接輸出解調(diào)信號(hào)。通過觀察個(gè)點(diǎn)的輸出波形，學(xué)生將清楚的掌握整個(gè)DPSK調(diào)制解調(diào)的全過程，圖2是DPSK各個(gè)點(diǎn)輸出信號(hào)波形圖，依此為：DPSK調(diào)制信號(hào)，解調(diào)信號(hào)。

3.基于Simlink的通信系統(tǒng)仿真

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，通過對(duì)Simulink 工具箱的學(xué)習(xí)和使用，利用其豐富的模塊以及對(duì)通信原理知識(shí)的掌握，利用simulink可實(shí)現(xiàn)對(duì)通信系統(tǒng)的仿真，其仿真系統(tǒng)可分為三部分：基本通信模塊的設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)的搭建、綜合仿真系統(tǒng)。不僅可加深學(xué)生對(duì)整體通信系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，還可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱的不足，可靈活的利用控件完成各種模型的仿真。以FSK調(diào)制解調(diào)為例，其仿真框圖如圖3所示，

在上圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一些模塊進(jìn)行簡單的配置，即可實(shí)現(xiàn)仿真，其部分仿真結(jié)果輸出如圖3所示。從圖4可以看出，在模型中加入了高斯白噪聲，使模擬環(huán)境更加和模型環(huán)境接近，同時(shí)，也可以添加其他觀察設(shè)備，如頻譜分析儀，或者設(shè)置信噪比，分析信號(hào)的信噪比對(duì)輸出的影響，這些方面是實(shí)驗(yàn)箱無法達(dá)到的，可大大彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)箱帶來的不足，使學(xué)生更全面的掌握通信系統(tǒng)知識(shí)。

4.結(jié)束

在通信原理實(shí)驗(yàn)中，加入了虛擬仿真內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加豐富，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作上更加靈活多樣，擺脫了實(shí)驗(yàn)箱操作的固定模式，使學(xué)生更加靈活的設(shè)計(jì)仿真模型，調(diào)動(dòng)了他們學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)，使用虛擬仿真軟件，擺脫了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的限制，不受儀器操縱失誤等因素影響，實(shí)驗(yàn)更加便捷可靠，可觀察到實(shí)驗(yàn)箱所觀察不到的一些現(xiàn)象?？商岣邔W(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，更好的掌握理論知識(shí)，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)箱的不足。

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