基于MATLAB的通信原理課程教學仿真研究

武威職業學院　李　鵬　袁　萍

基于MATLAB的通信原理課程教學仿真研究

武威職業學院李鵬袁萍

在信息通信的專業教學中，通信原理是最主要的學習課程，是學生學習該專業的前提和條件。將通信原理課程良好的傳達給學生將會為學生專業課的學習打下良好的基礎，也是學生未來從事研究或者工作的重要保障。在現實的教學過程中，幾乎所有的學校都購置了健全的實驗的裝置和設備，但是進行單純的實驗并不能解決學生在認識上的問題，只是要求學生照本宣科進行科學實驗，對內在原理和理論基礎的教學重視不足，并沒有達到預期的教學效果。所以，本文特以此為研究主題，進行深入細致的探討，從基礎理論著手，研究基于MATLAB的數學與通信原理的相互關系，以期獲得建設性成果。

MATLAB；通信原理；教學仿真；調幅

1　通信原理課程

毋庸置疑，在信息通訊領域，通訊原理是重要的基本課程。在學校教育中，大都購置了健全的實驗器材，但是在利用還有一定的問題，比如實驗的內容沿用傳統的知識，對實驗的原理缺乏認識和講解，缺乏科學的實驗方式。導致該專業的學生難以掌握真正的運行原理，參與度不高，學生積極性下降，難以實現預期的教學目的。

通信原理主要有幾個方面的內容：數學； 模擬通信； 數字通信和同步接收。這幾個方面的內容共同構成通信原理這一整體，其中學生掌握起來最難的應該是模擬通信中的數學，因為涉及到非線性的電子線路，而這也是學習相關學科的重要前提和條件，在教學過程中，這就是學生最難以理解的地方，也應該是學生最應該熟悉的地方。從原理上而言，主要包括兩方面最重要的內容：調制與解調；編碼與譯碼。前者是在模擬部分的，后者是在數字部分的。也有不少教科書把這兩者結合起來，統一稱為編譯碼。

2　MATLAB通信原理及其應用

MATLAB是由西方國家設計的一款進行通信實驗的軟件，具有其特定的數據研究模式。把大量的計算過程和精密的計算數據經過復雜的系統運行產生出用戶所需要的表達結果，無論是模型化的運算，還是數據的研究與分類，在當前學術界具有重要的研究意義和價值，深受廣大研究者青睞，其應用前景非常廣泛。

在具體的教學中，MATLAB可以真正的實現實驗的價值，對真實情形進行模仿，寓之于通信專業的基本理論和知識，提升學生對于專業內涵的了解和認知，在學生掌握知識的同時，還能對概念原理有切身的體會，有感性和理性的雙重認識。MATLAB還會為使用者創造豐富的系統服務，主要服務于通信計算的應用，常見的的有信息編碼，調制和解調等一系列實用性強的工具。

3　基于MATLAB的通信原理實驗教學舉例

在教學過程中，不少教育教師都通過MATLAB 對學生進行授課，幫助學生建立起系統學習的方法，建立模型來參與討論。

3.1建立仿真的通信結構

通過研究中波收音機并對之進行原理的了解，建立類似的模型，對其運行原理也進行刻畫，通過不同傳輸頻率發送不同的數據信號，總之進行全真的模擬。同時，對接收機也進行連接，結合收音機的傳送波段，也設置固定的頻率來接受收音機的發送信號。一般而言，接收機的頻率段為550～1605kHz。在這個系統內，也要設置兩個子系統，設置兩個固定的不同頻率的發射機，以此支撐整個模擬系統，完善仿真效果。

3.2模擬通信系統的仿真

因為在實際工作中，因為距離的不同會導致傳送的衰減，所以在模擬中用Gain1、Gain2 不同的距離實施衰減，并在進入接收機前附加上白噪聲。這個仿真模型并不會有濾波器和高頻放大器，不對之進行鑒別和選擇，全部予以吸收。混頻接收機的本機信號要比普通接收信號高，只有如此，才能在接收信號和本機震蕩中進行乘法計算后，使其產生中頻的信號，以此帶通濾波器Analog FilterDesign1 選出，進而被中頻放大器所作用。之后，這一信號會通過Analog Filter Design2 來傳送到另外的解調器中，其中的不符合頻率要求的就會被消除。Gain3 的主要作用就是擴大其中的夾帶信號，還可以觀察這一活動前后的變化。這種濾波器是2階帶同的，頻率為465kHz，另一種低的通濾波器降低一個層次，頻率也相應減少。壓控振蕩器的頻率則為一般水平，靈敏度也相應較低，目的是使其輸出的頻率與輸入的和中頻的頻率的和是一樣的。比如說，當輸入100的情況下，就會輸出1465kHz 的頻率，正好與接收載是1000Hz 的信號。因此，輸入端的數額就等同于接收機的直接信號。在模型中也進行了相應的變動，對接收機的信號接收可以進行變化，為了更好的了解接收機的輸出情況。就如例子所言，接收機的傳送增益一般是不會變動的，而對于大赫茲電臺的影響就比較大，解調的幅度必然會隨之增加。解調的變動行會與接收到的信號成一定的相關關系，通過這種關系，也可以用來判斷接受信號。

4　結束語

MATLAB對通信專業的學習具有重要作用，會產生積極的仿真效果，并在此過程中將專業性原理貫穿于模擬系統中，寓理論于實際當中。這種方式可以在一定程度上模擬實驗，對教學過程產生積極的影響，轉變了傳統的教學方式，提升了教學的質量和效果，學生可以在模擬仿真中自由的思考和參與，學習的自主性和積極性增強，對知識和理論的認識進一步深化，促進學習過程的科學化發展。

筆者運用在課程教學中的實際例子，真實具體的通過實驗把死板的理論形象的展示出來，減少了實驗的繁瑣程序，簡化了實驗的流程，改進了實驗方式，是一種成功的研究性實驗體驗。更深層次上也可以說這體現了教育理念的更新，以往的實驗過程主要是教師在主導，將知識和理論強加于學生身上，不講求任何技巧和效率，導致學生的吸收效率較低。而這種方式則大大提升了學生的教育參與度和積極性，學生開始主動學習，主動思考，主動掌握實驗的內在原理，學生發現和解決問題的能力都得到了提升，為立志于研究性和應用性專業發展的學生奠定了良好的基礎，教育的最終目的得以實現，這種科學有效的教學方式應該被支持和推廣。

［1］樊昌信，曹麗娜.通信原理（第6 版）［M］.國防工業出版社（第6 版），2008.

［2］陳杰.MATLAB寶典（第3 版）［M］.電子工業出版社，2011.

［3］王俊峰，孫江峰.通信原理MATLAB 仿真教程［M］.人民郵電出版社，2010.

［4］樊昌信.通信原理［M］.北京：國防工業出版社，2001.

［5］曹志剛，錢亞生.現代通信原理［M］.北京：清華大學出版社，1999.

［6］楊曉靜，張玉.通信原理與系統仿真實驗的設計與應用［J］.實驗技術與管理，2005，22 （11）：86-88.