基于MATLAB的通信原理课程教学仿真研究

武威职业学院　李　鹏　袁　萍

基于MATLAB的通信原理课程教学仿真研究

武威职业学院李鹏袁萍

在信息通信的专业教学中，通信原理是最主要的学习课程，是学生学习该专业的前提和条件。将通信原理课程良好的传达给学生将会为学生专业课的学习打下良好的基础，也是学生未来从事研究或者工作的重要保障。在现实的教学过程中，几乎所有的学校都购置了健全的实验的装置和设备，但是进行单纯的实验并不能解决学生在认识上的问题，只是要求学生照本宣科进行科学实验，对内在原理和理论基础的教学重视不足，并没有达到预期的教学效果。所以，本文特以此为研究主题，进行深入细致的探讨，从基础理论着手，研究基于MATLAB的数学与通信原理的相互关系，以期获得建设性成果。

MATLAB；通信原理；教学仿真；调幅

1　通信原理课程

毋庸置疑，在信息通讯领域，通讯原理是重要的基本课程。在学校教育中，大都购置了健全的实验器材，但是在利用还有一定的问题，比如实验的内容沿用传统的知识，对实验的原理缺乏认识和讲解，缺乏科学的实验方式。导致该专业的学生难以掌握真正的运行原理，参与度不高，学生积极性下降，难以实现预期的教学目的。

通信原理主要有几个方面的内容：数学； 模拟通信； 数字通信和同步接收。这几个方面的内容共同构成通信原理这一整体，其中学生掌握起来最难的应该是模拟通信中的数学，因为涉及到非线性的电子线路，而这也是学习相关学科的重要前提和条件，在教学过程中，这就是学生最难以理解的地方，也应该是学生最应该熟悉的地方。从原理上而言，主要包括两方面最重要的内容：调制与解调；编码与译码。前者是在模拟部分的，后者是在数字部分的。也有不少教科书把这两者结合起来，统一称为编译码。

2　MATLAB通信原理及其应用

MATLAB是由西方国家设计的一款进行通信实验的软件，具有其特定的数据研究模式。把大量的计算过程和精密的计算数据经过复杂的系统运行产生出用户所需要的表达结果，无论是模型化的运算，还是数据的研究与分类，在当前学术界具有重要的研究意义和价值，深受广大研究者青睐，其应用前景非常广泛。

在具体的教学中，MATLAB可以真正的实现实验的价值，对真实情形进行模仿，寓之于通信专业的基本理论和知识，提升学生对于专业内涵的了解和认知，在学生掌握知识的同时，还能对概念原理有切身的体会，有感性和理性的双重认识。MATLAB还会为使用者创造丰富的系统服务，主要服务于通信计算的应用，常见的的有信息编码，调制和解调等一系列实用性强的工具。

3　基于MATLAB的通信原理实验教学举例

在教学过程中，不少教育教师都通过MATLAB 对学生进行授课，帮助学生建立起系统学习的方法，建立模型来参与讨论。

3.1建立仿真的通信结构

通过研究中波收音机并对之进行原理的了解，建立类似的模型，对其运行原理也进行刻画，通过不同传输频率发送不同的数据信号，总之进行全真的模拟。同时，对接收机也进行连接，结合收音机的传送波段，也设置固定的频率来接受收音机的发送信号。一般而言，接收机的频率段为550～1605kHz。在这个系统内，也要设置两个子系统，设置两个固定的不同频率的发射机，以此支撑整个模拟系统，完善仿真效果。

3.2模拟通信系统的仿真

因为在实际工作中，因为距离的不同会导致传送的衰减，所以在模拟中用Gain1、Gain2 不同的距离实施衰减，并在进入接收机前附加上白噪声。这个仿真模型并不会有滤波器和高频放大器，不对之进行鉴别和选择，全部予以吸收。混频接收机的本机信号要比普通接收信号高，只有如此，才能在接收信号和本机震荡中进行乘法计算后，使其产生中频的信号，以此带通滤波器Analog FilterDesign1 选出，进而被中频放大器所作用。之后，这一信号会通过Analog Filter Design2 来传送到另外的解调器中，其中的不符合频率要求的就会被消除。Gain3 的主要作用就是扩大其中的夹带信号，还可以观察这一活动前后的变化。这种滤波器是2阶带同的，频率为465kHz，另一种低的通滤波器降低一个层次，频率也相应减少。压控振荡器的频率则为一般水平，灵敏度也相应较低，目的是使其输出的频率与输入的和中频的频率的和是一样的。比如说，当输入100的情况下，就会输出1465kHz 的频率，正好与接收载是1000Hz 的信号。因此，输入端的数额就等同于接收机的直接信号。在模型中也进行了相应的变动，对接收机的信号接收可以进行变化，为了更好的了解接收机的输出情况。就如例子所言，接收机的传送增益一般是不会变动的，而对于大赫兹电台的影响就比较大，解调的幅度必然会随之增加。解调的变动行会与接收到的信号成一定的相关关系，通过这种关系，也可以用来判断接受信号。

4　结束语

MATLAB对通信专业的学习具有重要作用，会产生积极的仿真效果，并在此过程中将专业性原理贯穿于模拟系统中，寓理论于实际当中。这种方式可以在一定程度上模拟实验，对教学过程产生积极的影响，转变了传统的教学方式，提升了教学的质量和效果，学生可以在模拟仿真中自由的思考和参与，学习的自主性和积极性增强，对知识和理论的认识进一步深化，促进学习过程的科学化发展。

笔者运用在课程教学中的实际例子，真实具体的通过实验把死板的理论形象的展示出来，减少了实验的繁琐程序，简化了实验的流程，改进了实验方式，是一种成功的研究性实验体验。更深层次上也可以说这体现了教育理念的更新，以往的实验过程主要是教师在主导，将知识和理论强加于学生身上，不讲求任何技巧和效率，导致学生的吸收效率较低。而这种方式则大大提升了学生的教育参与度和积极性，学生开始主动学习，主动思考，主动掌握实验的内在原理，学生发现和解决问题的能力都得到了提升，为立志于研究性和应用性专业发展的学生奠定了良好的基础，教育的最终目的得以实现，这种科学有效的教学方式应该被支持和推广。

［1］樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6 版）［M］.国防工业出版社（第6 版），2008.

［2］陈杰.MATLAB宝典（第3 版）［M］.电子工业出版社，2011.

［3］王俊峰，孙江峰.通信原理MATLAB 仿真教程［M］.人民邮电出版社，2010.

［4］樊昌信.通信原理［M］.北京：国防工业出版社，2001.

［5］曹志刚，钱亚生.现代通信原理［M］.北京：清华大学出版社，1999.

［6］杨晓静，张玉.通信原理与系统仿真实验的设计与应用［J］.实验技术与管理，2005，22 （11）：86-88.