調制解調軟件實驗建設的研究

張松華 陸秀令

摘要 針對采用硬件開設調制解調實驗的不足，提出采用Multisim、MATLAB、LabVIEW開設軟件實驗的方法，并給出完整的仿真實例。通過以上實例可以證明，軟件實驗對于調制解調的實驗教學可以起到非常積極的作用。

關鍵詞 調制解調；軟件實驗；Multisim；MATLAB；LabVIEW

中圖分類號：G642.423文獻標識碼：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

調制解調是通信系統中的重要組成部分，是通信原理教學中的重要內容，實驗是教學中的一個重要環節，與理論教學起到相互促進的作用[1]。傳統教學中的調制解調硬件實驗，設備配置多、接線繁瑣、實驗過程復雜，因而準備和進行的時間長、效率低、效果差，達不到預期的實驗教學目的。計算機仿真具有精度高、通用性強、重復性好、建模迅速以及成本低廉等許多優點，尤其是近年來發展了以Multisim、MATLAB、LabVIEW為代表的多種科學計算和系統仿真語言，使用起來比利用傳統的C/C++語言進行仿真方便快捷得多，因此計算機仿真技術在國內學術界和科技界的迅速普及，也大大提高了科學研究的效率[2-3]。本文以Multisim、MATLAB、LabVIEW為軟件平臺，研究調制解調軟件實驗項目的仿真，通過仿真實例闡述Multisim、MATLAB、LabVIEW軟件在調制解調實驗中應用的可行性。

1 基于Multisim的調制解調實驗

圖1所示電路是基于Multisim平臺實現AM-DSB調制解調的實驗原理圖。在此原理圖中，通過開關J1可以很方便地實現AM與DSB的轉換：當J1閉合時，此圖可實現AM調制解調；當J1斷開時，此圖可實現DSB調制解調，原理和操作都十分的簡單便利。下面以AM調制解調為例進行說明[4]。

將圖1中各參數進行如下設置：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制信號波形，AM已調波形，AM同步檢波波形，解調波形。

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調制解調波形如圖2（b）和圖2（c）所示。

從圖2所示波形可以清晰地得出AM調制在不同調幅度下的波形變化，以及解調過程中信號波形的變化，使學生能夠對課堂中所講述的正常調幅，臨界調幅和過調幅等概念增加感性認識，以加深理論知識的理解和掌握。

2 基于MATLAB的調制解調實驗

Simulink是MATLAB提供的實現動態系統建模和仿真的一個軟件包，它讓用戶把精力從編程轉向模型的構造，為用戶省去了許多重復的代碼編寫工作。基于MATLAB的AM-DSB調制和解調實驗仿真框圖如圖3所示[5-6]。

程序框圖中各信號的參數設定為：調制信號為幅值為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調制過程，輸出AM調幅信號。程序還實現了在接收端的信號解調，將AM調幅信號乘以載波信號，經過模擬低通濾波器模塊，就可以解調還原出調制信號，完成整個調制與解調過程。程序中調整固定偏置信號C的大小就可實現調制度的可調形式。

分別觀察在不同調制度下AM調幅信號的波形，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調幅信號波形，使學生能夠對課堂中所講述的正常調幅，臨界調幅和過調幅等概念增加感性認識，以加深對理論知識的理解和掌握。此外，若將C設置為0，可以實現DSB的調制與解調。

3 基于LabVIEW的調制解調實驗

基于LabVIEW的AM調制和解調實驗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制信號、載波信號、AM調幅信號和AM解調信號的波形。程序框圖中各信號的參數設定為：調制信號為幅值為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調制過程，輸出AM調幅信號。程序還實現了在接收端的信號解調，將AM調幅信號乘以載波信號，兩倍后經過低通濾波器filter模塊，就可以解調還原出調制信號，完成整個調制與解調過程。

為了程序能夠繼續運行，采用While Loop進行循環結構控制。程序中采用調制度可調的形式可以分別觀察在不同調制度下AM調幅信號的波形，圖6分別給出程序中ma＜1，ma=1，ma＞1三種情況下的AM調幅信號波形，使學生能夠對課堂中所講述的正常調幅、臨界調幅和過調幅等概念增加感性認識，以加深對理論知識的理解和掌握。

4 結束語

本文簡要介紹了基于Multisim、MATLAB、LabVIEW軟件來實現調制解調實驗的仿真方法，并給出完整的仿真實例。通過以上實例可以看出，將軟件用于調制解調的實驗教學中，不僅可以克服硬件實驗的缺陷，避免設備陳舊、儀器損壞等不利因素，而且能夠直觀地看到信號參數的改變對實驗現象的影響，加深對所學理論知識的理解，為調制解調電路的功能驗證及性能分析提供一種全新的、經濟可靠的方法。

參考文獻

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