MATLAB在通信原理教学中的应用

摘要：通信原理是工科电子、通信类专业的基础课，具有概念抽象、数学计算复杂、工程应用性强等特点，学生在学习过程中容易感到枯燥乏味、难以理解。本文通过典型实例设计分析为例，阐述了MATLAB虚拟仿真软件在通信原理课堂教学中的应用。实践结果表明，该方法使抽象的原理形象化，加深并巩固了学生对理论知识的理解，教学效果良好。

关键词：通信原理;Matlab;虚拟仿真

中图分类号：G4  文献标识码：A  文章编号：（2020）-29-294

《通信原理》是电子信息工程、通信工程等专业重要的专业基础课程[1]，是信息、通信类学生了解和掌握通信的基本概念、原理与技术的主要课程，也是一门理论性和实用性都很强的课程。然而，该课程理论性强、概念抽象，难于理解，传统教与学的方式，难以调动学生的积极性，学生感觉枯燥乏味，学习效果差。为此，本课程在教学过程中引入MATLAB仿真工具，对所学的相关内容进行仿真，使学生直观地了解经过各个环节后信号的时频域特点，使得抽象的模型、信号“可视化”，有助于加深记忆。

1 MATLAB仿真软件概述

MATLAB是MathWorks公司出品的科学计算软件，将数值计算、符号计算、图形处理、系统仿真和程序流程控制等功能集成在统一的环境中，具有与其他程序设计语言连接的应用接口[2]，功能强大、使用简单，工具箱涵盖范围广、专业性强，广泛应用于科学研究和工程应用领域。

MATLAB中有专门用于通信系统建模仿真的通信工具箱，包括有通信理论研究、通信系统建模与仿真、通信系统性能分析等方面的绝大多数专业函数。

2 MATLAB仿真软件在《通信原理》课程中的应用

将MATLAB仿真软件用于《通信原理》课程的辅助教学，通过仿真演示及修改参数值等操作，让学生观察不同参数的变化对结果产生的影响，加深学生对相关理论知识的理解。本文通过标准幅度调制（Amplitude Modulation， AM）的仿真，说明在理论教学中如何应用仿真软件。

2.1 AM基本原理

幅度调制是用调制信号控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程[3]。设调制信号为m（t），高频载波为cosωct，则AM已调信号可表示为：

其中，A0为叠加的直流分量，且满足m（t）max≤A0。AM调制过程如图1所示。

AM信号的頻谱为：

2.2 MATLAB在模拟调制教学中的应用

在基于MATLAB的仿真教学中，设原始模拟信号为一分段信号，载波信号幅度为1V、频率为200Hz，叠加的直流分量为2V，进行AM标准幅度调制。原始信号的波形和频谱，以及已调信号的波形和频谱如图2所示。

通过上述仿真，可以非常方便地观察模拟调制结果，而且仅通过部分参数的修改就可以方便地实现调制信号、载波以及调制方式的更改。不同参数仿真结果的直观比较，易于学生对调制信号、载波、调制方式，以及调制目等基本理论知识的掌握。

3 结束语

通信原理是一门理论性、工程性较强的专业基础课，将MATLAB仿真软件引入到课堂教学中，有助于加深学生对理论知识的理解和掌握，提高学生学习的主动性和积极性，提升课堂教学效果。

参考文献

[1] 黄琳，曹杉杉，熊旭辉.基于matlab的通信原理实验课程设计[J].湖北师范大学学报（自然科学版），2017.37（3）：94-98.

[2] 刘卫国. MATLAB程序设计与应用[M].高等教育出版社，第3版，2017.8.

[3] 樊昌信，曹丽娜. 通信原理[M].国防工业出版社，第7版，2017.1.

作者简介：蔡睿妍（1979.12），女，汉族，黑龙江林甸县人，工作单位：大连大学，研究生，副教授研究方向 ：卫星通信