matlab建模课程总结

matlab建模课程总结（精选9篇）

篇1：matlab建模课程总结

Matlab 课程总结

学习matlab已经有一年多的时间了，matlab跟其他语言不一样（我用的编程语言，除了matlab就应该是c或c＋＋了，VB也接触过），如果你抱着“把其他语言的思想运用在matlab里面的想法”的话，那么我想，即使程序运行不出错，也很难把握matlab的精髓，也就很难发挥matlab的作用了。

Matlab是一个基于矩阵运算的软件，这恐怕是众所周知的事情了，但是，真正在运用的时候（就是在编程的时候），许多人（特别是初学者）往往没有注意到这个问题，因此，for循环（包括while循环）满天飞„„„„..这不仅没有发挥matlab所长，还浪费宝贵时间。我们往往在初始化矩阵的时候注意到这个问题，懂得了使用矩阵而不是循环来赋值，但是，在其他环节上，就很容易疏忽，或者说，仍然没有摆脱C＋＋的思想。因此，以先用循环（基于C＋＋的思想）来编写代码，然后看看能否用matlab的语言（基于矩阵的思想）来改进。当然，这样做的前提是你对matlab提供的一些函数比较熟悉才行，这些函数在matlab的“帮助”那里搜索“FunctionsUsedinVector izing”就可以找到一些。

对MATLAB的认识和了解

语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。与之前学过的C语言相比较。它的语言简练明了，有时候只要一个字符就能表示出整句语句，不用一步步去读。这种语言简单而实用。每个函数建立一个同名的M文件，如上述函数的文件名为fun.m。这种文件简单、短小、高效，并且便于调试。比如说，函数的赋值。在C语言中，它需要一个个去赋值，x=？；y=？；当变量很多的时候，我们不能一次性的去赋值。并且我们需要注意赋值的类型。而在Matlab软件中，我们只需要知道它的初值，自变量的数值，以及它的范围，就可以用矩阵把整个函数赋值。这减去了我们的工作复杂性，也降低了我们时间花费。

运算符丰富，用Matlab软件设计程序，它更加方便快捷。MATLAB 的基本数据单元是既不需要指定维数、也不需要说明数据类型的矩阵，而且数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。因此，在MATLAB环境下，数组的操作与数的操作一样简单。对比C语言，Matlab确实简单不少。我们在编写程序时简便了许多。例如，求1 1 2 3 5 8 13„这个算法。C语言得用许多的语句去循环算这个算法。而Matlab软件可以首先数据初始化，然后用while去循环，做出循环体，就可以你要多少数据，它会给你多少数据。还有在Matlab软件设计程序时，少了很多的定义，减少了复杂度，节省了计算机的暂时内存使用率。就和C语言一样，在语句结束时用“{ }”，Matlab软件中一句话结束时，也需要用end。MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环），又有面向对象编程的特性。

语法限制不严格，程序设计自由度大。程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。Matlab具有一个强大的工具箱，里面的东西，只要你想要的，你可以毫不犹豫的提取出来，不用想C语言编程中，你要的东西你得用函数调用的形式去借用。这些工具箱提供了用户在特别应用领域所需的许多函数，这使得用户不必花大量的时间编写程序就可以直接调用这些函数，达到事半功倍的效果。MATLAB的图形功能强大。不管你二维图形，三维图形，还是现在流行的四维图形。只要你想要，能编写出来函数式。在短短几秒钟之内，它会呈现在你眼前。另外就是图形的直观性，你在绘编图形时，加上一点修饰，它会自动标注你想要图形的阴影部分。MATLAB 具有二维和三维绘图功能，使用方法十分简便。而且用户可以根据需要，坐标图上加标题。坐标轴标记。文本注释及栅格等，也可以指定图线形式(如实线、虚线等)和颜色。常用的快捷键（用【】表示）或命令： 1.在命令窗口(CommandWindow)中：

1)【上、下键】――切换到之前、之后的命令，可以重复按多次来达到你想要的命令

2)clc――清除命令窗口显示的语句，此命令并不清空当前工作区的变量，仅仅是把屏幕上显示出来的语句清除掉

3)clear――这个才是清空当前工作区的变量命令，常用语句clearall来完成 4)【Tab】键――（转自版友心灯）在[email]matlab@hit.edu.cn[/email]看到的：在command窗口，输入一个命令的前几个字符，然后按tab键，会弹出前面含这几个字符的所有命令，找到你要的命令，回车，就可以自动完成。目前讨论结果是：matlab6.5版本中，如果候选命令超过100个，则不显示。而在matlab7以后版本中，则没有这个限制，均可正常提示

5)【Ctrl+C】（或【Ctrl＋Break】）――在matlab程序运行过程中，可能由于程序编写的失误，导致程序不停的运行，在命令窗口输入“Ctrl+C”可以将运行的程序停下来，而不需要将整个Matlab程序关掉。不过进行此操作的前提是能够激活切换到命令窗口才行。2.在编辑器(Editor)中：

1)【Tab】（或【Ctrl+]】）――增加缩进（对多行有效）2)【Ctrl+[】－－减少缩进（对多行有效）

3)【Ctrl+I】－－自动缩进（即自动排版，对多行有效）4)【Ctrl+R】――注释（对多行有效）5)【Ctrl+T】――去掉注释（对多行有效）

6)【Ctrl+B】――括号配对检查（对版本6.5有效，但版本7.0无效，不知道是取消了还是换了另外的快捷键）7)【F12】――设置或取消断点 8)【F5】――运行程序Coming: 1.help:最有效的命令

1）命令窗口直接敲“help”，你就可以得到本地机器上matlab的基本的帮助信息。2）对于某些不是很明确的命令，只知道大体所属范围，譬如说某个工具箱，直接在命令窗口中敲入

Help toolboxname，一帮可以得到本工具箱有关的信息：版本号，函数名等。3）知道函数名，直接用help funname就可以得到相应的帮助信息。2.see also：不可小瞧的关联

在用help命令的时候，可能因为我们开始估计的方向不一定完全正确，在列出的帮助信息中没有直接给出的我们要找的东西，但是我们一定不要忽略了在帮助的最后列出的see also。3.lookfor:matlab中的baidu 当我们很多什么头绪都没有的时候,我们可以求助于它，往往会收到意想不到的效果。

譬如：曾经在gui编程的时候，遇到过这样一个问题：想拖动鼠标时，要出现一个方框，就像你在桌面上拖动鼠标，会出现虚线框一样。4.get,set:GUIobject属性的帮手

在GUI编程中，我们可能有时候想改变某些object的属性，或者想让它安装自己的想法实现，但是我们又不记得这些object的属性，更别提怎么设置他们的值了。这时，可以用get（handles）得到此对象的所有的属性及其当前值。用set（handles）可以得到对象所有可以设置的属性及其可能的取值。找到我们需要的属性名字和可能的取值之后，就意义用get（handles，‘propertyname’）取得此属性的值，用set（handles，‘propertyname’，values）设置此对象此属性的值。

5.Edit：查看m源文件的助手

在应用matlab过程中，可能我们想看看它的m源文件，当然用editor定位打开也行，但是我经常采用的是直接在command窗口中用edit funname.m，就省去了定位的麻烦。

6.其他常用命令：which，what等

which：定位指定的函数和文件，最好带上参数－all，以便显示更加多的信息 what：获得指定目录的m文件，mex文件以及mat文件名列表 MATLAB学习经验

悟性。上小学最喜欢的一个字就是悟，以前以为悟就是一个人的慧根。其实不是这样的，所谓悟就是想。要保持大脑的活力，要不停的想。有很多事情，技术的、非技术的问题，都是可以想明白的。只有不停的想，才能想明白，想透彻。我经常就在想MATLAB的对象属性，所以很熟悉对象属性。

勤奋。我这个人也比较懒惰的，但是我对自己喜欢的事情还是有一种韧性。我对勤奋的理解是，每天多学一些，多积累一些。在别人谈小资的时候，想想一些现实的技术。看看国外倾泻而下的标准、技术、商品，如何突围？只有靠我们每个人的勤奋。每当想起我们那些在国外做了七八年的竞争对手，要在中国打败他们，就只有靠时间、压力和汗水的积累。喜欢上海的一个理由，就是这里的快节奏，可以不会让我那么懒惰。有一些事情我想是可以值得骄傲一下的：有半年时间，平均每天学习MATLAB到半夜两点以后；有两个除夕夜，都是在编写程序。

坚持。做潜力开发的培训，往往要培养一个人永不放弃的斗志和信念。搞MATLAB也是这样，涉及的领域太多，每个领域里面都缺乏足够的专家分布在你周围。那么我们很难有机会接触到真正的高手，对我们的技术细节一一指点。在遇到实际问题时，就只能靠自己去摸索。常常是再坚持一两个小时，就能够解决你的问题。最大的成就感，就在付出了极大的心血和耐心，才取得一个艰难的小胜利。（真的做完一件事情，也许那感觉就是一个字：累）印象很深刻的一件事情，有一次SCIE与我聊起一个混合编程的问题，喋喋不休的讲完了第七种方案（因为好几个我没有听懂），依然不能解决问题，又想到了第八种方案。如果没有坚持，一般人也就能够想到第三步、第四步，如何能够达到圣人的境界？

付出。这也许是一个过时的话题，但是我坚信，付出依然能够给我们带来可观的回报。付出，不是今天老板给了你薪水，你可以继续为他工作一个月。我所理解的付出，是每天为公司、国家多工作两个小时。有一些规则是显性的，有一些规则不是那么容易发现的，是潜规则。我不是倡导无私，我只是希望通过自身的努力，提高公司的竞争力，提高民族的竞争力。在这个过程中，也相应的提高了作为个体的技术工程师的竞争力。现代的竞争是激烈而残酷的，只有熟悉地缘政治的人，才能有深刻的理解。没有朋友感兴趣，就培养这个群体。土壤厚重了，我们这些生物才能生长得更茂盛一些！

也许这就是一种正常的生存状态吧，不知道是否有更好的办法？如果你要做很多事情，就必须协调好。而我不太擅长此事，所以在很多事情之间穿梭。常常是同时做两件事情，计划着第三件事，夜里想着第四件事。时间长了，反倒习惯了一种忙乱的状态，可以做很多事情，做好一件马上就是下一件。只有等到这些都告一段落，就可以好好的放松一下了。

多动手写程序、调试。如果懒得写程序，调试程序，永远无法提高。我个人认为调试程序更重要。有些人可能在一个程序调试几下出不了结果时，就可能喜欢去问别人，我不太赞同这一做法。其实，凡事往往经过痛苦折磨后，才会让你印象深刻，收益更大。我建议在你觉得用尽你努力后，仍然无法有结果时，才去请教别人。我当初一个程序调试过一两个星期都有过。在这论坛上，你可以发现不少好的问题，对这些问题，不要光看别人如果解决，也不要光想怎么解决，自己坐下来，动手自己解决一下，那你就会把不是你的知识变成自己的知识。善于利用MATLAB的帮助。可以这么说，任何问题都可以在MATLAB的帮助里找到解决的办法。问题不论大小，都是由更小的问题组成，把大问题化为小问题，小函数，然后再到MATLAB帮助里去找这种小问题，小函数的用法。说实话，MATLAB里的函数太多，我也经常忘记一些用法，这时HELP就帮忙了。

善于向别人学习。在你解决一个问题后，你可能会发现别人有更简便的方法解决，更强的函数，就是你向别人学习的时候。

遗憾如果我能够与Mathworks的人直接沟通，也许能够了解更多的技术细节。我们对MATLAB的很多困惑，也许就是他们曾经面对的问题。比如Compiler的发展方向，我想当初这些技术工程师也做了很多争论。如果他们能够得到一些其他的反馈信息，也许在编译器方面做得更好。

时间总是一种稀缺资源，与同行的交流还不够充分。比如对某些领域的了解，依然很片面。看到很多朋友，对一些相关行业和领域，都能侃侃而谈，实在是一种羡慕。数学基础实在不好，很多算法问题总是想不明白。数学天才们的思维训练，看来是没有机会接受了。

随着对技术的理解加深，有一些看法在逐步转变。以前以为一个好东西，总能够保持其优势。然而现实生活中，技术发展太块了，仅有这些还不够。不选择更新，只有被淘汰，无论是技术，还是做技术的人。

MATLAB真是一个好工具，也只能是一个好工具。它可以作为一个平台，承载知识和算法，那么核心的竞争力将是它实现的技术和产品。现在的公司，主营业务是通信软件。以后的职业规划，将更多的与通信沾边了。又是一个陌生的领域，又是一个必须要全力以赴的专业。

总的来说，学习任何一门语言，态度决定一切。

篇2：matlab建模课程总结

系 别：电气工程与自动化学 号: B11043425 姓 名：贺阳阳

Matlab课程报告

上大学的第五年终于学习了MATLAB这门课程，之前大专期间很多专业基础课里都有MATLAB应用，一直对MATLAB充满了好奇，想学习它，了解它，进而在以后能够使用它。

通过一个学期的学习，我了解该软件的基本功能，也知道了该软件在我们生活中的重要地位。随着社会的不断发展，科技的不断进步，计算机的普及，它也被应用在越来越多的方面。

首先，通过学习，我了解到了Matlab软件的历史。MATLAB（MATrix LABoratory，即矩阵实验室）是美国 MathWork 公司推出的一套高效率的数值计算和可视化软件。MATLAB 是当今科学界最具影响力、也是最具活力的软件，它起源于矩阵运算，并已经发展成一种高度集成的计算机语言。

其次，知道了Matlab软件的功能。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能。在国际学术界，Matlab已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在国际一流的学术刊物上，尤其是信息科学刊物上，都可以看到Matlab的应用。

最后，以下是我一个学期学习后对MATLAB的认识和了解：

一、语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。与之前学过的C语言相比较。它的语言简练明了，有时候只要一个字符就能表示出整句语句，不用一步步去读。这种语言简单而实用。每个函数建立一个同名的M文件，如上述函数的文件名为fun.m。这种文件简单、短小、高效，并且便于调试。比如说，函数的赋值。在C语言中，它需要一个个去赋值，x=？；y=？；当变量很多的时候，我们不能一次性的去赋值。并且我们需要注意赋值的类型。而在Matlab软件中，我们只需要知道它的初值，自变量的数值，以及它的范围，就可以用矩阵把整个函数赋值。这减去了我们的工作复杂性，也降低了我们时间花费。

二、运算符丰富，用Matlab软件设计程序，它更加方便快捷。MATLAB 的基本数据单元是既不需要指定维数、也不需要说明数据类型的矩阵，而且数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。因此，在MATLAB环境下，数组的操作与数的操作一样简单。对比C语言，Matlab确实简单不少。我们在编写程序时简便了许多。例如，求1 1 2 3 5 8 13…这个算法。C语言得用许多的语句去循环算这个算法。而Matlab软件可以首先数据初始化，然后用while去循环，做出循环体，就可以你要多少数据，它会给你多少数据。还有在Matlab软件设计程序时，少了很多的定义，减少了复杂度，节省了计算机的暂时内存使用率。就和C语言一样，在语句结束时用“{ }”，Matlab软件中一句话结束时，也需要用end。MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环），又有面向对象编程的特性。

三、语法限制不严格，程序设计自由度大。程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。Matlab具有一个强大的工具箱，里面的东西，只要你想要的，你可以毫不犹豫的提取出来，不用想C语言编程中，你要的东西你得用函数调用的形式去借用。这些工具箱提供了用户在特别应用领域所需的许多函数，这使得用户不必花大量的时间编写程序就可以直接调用这些函数，达到事半功倍的效果。

四、MATLAB的图形功能强大。不管你二维图形，三维图形，还是现在流行的四维图形。只要你想要，能编写出来函数式。在短短几秒钟之内，它会呈现在你眼前。另外就是图形的直观性，你在绘编图形时，加上一点修饰，它会自动标注你想要图形的阴影部分。MATLAB 具有二维和三维绘图功能，使用方法十分简便。而且用户可以根据需要，坐标图上加标题。坐标轴标记。文本注释及栅格等，也可以指定图线形式(如实线、虚线等)和颜色，也可以在同一张图上画不同函数的曲线，对于曲面图还可以画出等高线。

例如用madlab创建矩阵时，方法有两种：第一、可以直接依次输入矩阵各行各列的元素，但矩阵元素必须用[ ]括住，矩阵元素必须用逗号或空格分隔，在[ ]内矩阵的行与行之间必须用分号分隔。第二、用MATLAB函数创建矩阵。MATLAB可以进行矩阵的加减、乘除的元素，求可逆矩阵、转置矩阵，求矩阵的特征值，求线性方程组等等。

MATLAB的功能是非常强大的，MATLAB不仅有强大的运算功能，它还有强大的绘图功能，我对它的了解也仅仅就是一点点，或许说还没有入门。比如说它含有丰富的内建函数，例如数学函数中的三角函数、复函数、多项式函数、数据分析函数的求平均值、最大最小值、排序等，以及逻辑/选择函数如if－else等，还有用来模拟随机发生事件的随机函数。这些我都不了解。

篇3：matlab建模课程总结

随着社会的发展, 交流电与直流电互相转换的场合与需求越来越多, 因此三相桥式有源逆变电路得到越来越多的重视和应用, 它具有灵活, 性价比高等特点。

Matlab软件是一款十分强大仿真软件, 它提供的simulink仿真工具箱更是被各种领域的工程师所喜爱和应用。Simulink支持模块建模, 直观形象, 使建模变得如同搭积木一般简单, 而且仿真精度高, 结果准确可靠。

本文通过matlab/simulink对三相桥式有源逆变电路进行模型建立和仿真分析, 得到正确的仿真结果。

2 三相桥式有源逆变电路工作原理

三相桥式有源逆变电路工作于逆变状态的两个必要条件:

(1) 变流器的控制角。

(2) 必须要有外接的直流电源, 且极性是可变的, 幅值上。

当以上两个条件都满足时, 就可以实现有源逆变。

3 逆变电路的建模与仿真

3.1 三相桥式有源逆变电路的建模和参数设置

三相桥式有源逆变电路模型建立中, 三相交流电参数为Um=50V、f=50Hz。逆变桥选取simulink里Sim Power Systems库下子库Power Electronics中的Universal Bridge, 参数设置为桥臂3个、Ron=0.001ohms、Lon=0H、Vf=0.8V。负载选用RL串联负载, 参数为R=1ohms, L=0.01H。直流电压VDC=50V。晶闸管控制信号由Synchronized 6-Pulse Generator产生。

图1中constant1的参数即为触发角的角度, 这个参数可以更改。

3.2 三相桥式有源逆变电路的仿真与分析

打开仿真参数设置窗口, 选择ode23tb算法, 相对误差设置为1e-03, 仿真时间设置为0.1s, 触发角α=90o, 150o, 启动仿真。一次得到图2所示仿真波形。图中波形上侧为直流电压Ud (V) , 下侧为直流电流Id (V) 。

4 总结

通过对仿真结果的分析, 得到三相桥式有源逆变电路实际上就是一个三相桥式可控整流电路工作于触发角α>90°, 而且直流侧有一个反电动势时的工作情况。通过利用matlab/simulink对三相桥式有源逆变电路进行建模与仿真, 得到的结果与常规方法的结论具有一致性, 验证了仿真结果的正确性, 也体现了matlab软件的可靠性, 灵活性和人机界面的友好性。

参考文献

[1]陈坚, 康勇.电力电子学[M].北京:高等教育出版社, 2011.

[2]周渊深.电力电子与MATLAB仿真[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[3]朱晓东, 高继贤.SIMULINK在电力电子中的应用[J].东北电力学院学报, 2005, 24 (04) :85-89.

篇4：matlab建模课程总结

关键词：Simulink；流水线ADC；系统建模

中图分类号：TP335文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-02

Matlab Modeling and Simulation on Pipelined ADC

Zhang Xiaobin1,Zhou Xiaoming2,Li Shuairen1

(1.South China University of Electronic and Information Engineering,Guangzhou10641,China;2.Institute of Physics,South China University,Guangzhou510641,China)

Abstract:By using the Simulink tool in Matlab,a system model of the pipeline ADC is built,and then the model is simulated in considering the non-ideal characteristics of the main circuits which can affect the ADC performance.Based on this idea,the system structure and module parameters can be targeted to define.Finally,in considering the non-ideal characteristics and noise,the simulation results of a 10-bit resolution,60MHz sampling rate,1.5 bit/stage pipelined ADC is shown in this paper.

Keywords:Simulink;Pipelined ADC;System model

在通訊系统、视频设备及多媒体技术中需要分辨率高速度快的ADC，流水线结构的ADC恰好迎合了这种需求。现代的电子电路设计过程越来越复杂，一套行之有效开发周期短的设计方法很有必要。通过对系统进行建模，加入非理想特性对系统的影响，可以提高设计效率，可以对各模块的性能和限制有清晰地了解，从而设计者可以确定各模块的性能参数，减少设计的盲目性。

对ADC系统的建模有多种方法，可以使用高级语言如C语言，硬件描述语言VHDL-A、Verilog-A等。这些方法中，使用Matlab的Simulink工具有明显的优势[1]，这种建模方法简单直观，可以方便地观察输入输出信号波形，仿真数据可以进行方便地处理。

本文通过考虑主要模块的非理性特性，对10位分辨率，60M采样速率的流水线ADC进行建模仿真。流水线ADC主要分为采样保持电路（S/H），增益数模转换电路（MDAC），子模数转换电路（ADC）和数字纠正电路等。

一、流水线ADC的结构

流水线模数转换器的基本结构[2]如图1所示，对于本设计，分辨率为10位的ADC可分为9个单元级，前8个单元级各产生1.5位数字输出，最后一级产生2位数字输出。所包含的电路有采样保持电路、低精度子模数转换电路、子数模转换电路、余量产生和倍增电路、延迟电路及数字校正电路。同时又将前一级的子数模转换电路和后一级的余量产生倍增电路和采样保持电路合并在一起，称为增益数模转换器（MDAC）。这样整个流水线只有三种模块，即第一级采样保持电路、子模数转换电路和MDAC。

二、误差分析

影响流水线ADC性能的主要电路是采样持电路、子模数转换电路和MDAC电路。具体体现在运算放大器、比较器及采样开关等重要电路的性能对ADC的影响。

（一）采样保持电路

采样保持电路是模数转换器中的关键模块[3]，它的性能及限制跟具体的结构有很大关系，本设计中采用的是电容翻转式结构。采样保持电路具体由采样开关、采样电容和运算放大器组成。因此它的性能及限制也由这三部分电路决定。其中运算放大器的性能处于主要影响的地位。运算放大器的参数包括直流增益A、单位增益带宽、压摆率SR、建立时间和寄生电容等。

当采样保持电路处于保持阶段时，它的输出电压与输入电压的函数关系如下：

（1）

则可得

（2）

在本设计中，由于采用的是电容翻转式采样保持电路，因此有：

（3）

其中 为运放输入寄生电容，由于运放寄生电容的存在使得输出电压略小于输入电压。由式2可得，运放的输出与输入不是理想中的线性关系，而是存在一定程度的失真，即运放对不同输入电压的增益也略有不同。为了使运放的这一误差不影响后级电路的处理，运放的增益有一最小值。对于10位分辨率的ADC，要求运放的A 75dB。

在运放的建立时间过程，分为大信号过程和小信号过程，小信号建立过程跟运放的单位增益带宽 有关，而大信号建立过程跟运放的压摆率SR有关，对于单极点的运放[4]，小信号建立时输出与输入的关系式

（4）

大信号建立过程时有：

（5）

位建立时间， 为-3dB带宽，可见运放的有限建立时间会会引入非线性误差，此误差会随着输出增大而变大，大输出为最大时有最大误差值。

采样保持电路中采样开关也会引入非理想特性，由于此处开关是由高频时钟驱动的，本设计中时钟频率为60M，开关的电荷注入和时钟馈通效应会给输出电压带来误差，电荷注入如图2所示：

图2

时钟为高电平时，沟道中的电荷为：

（6）

其中W，L， 分别为晶体管的沟道宽度，长度和栅单位面积电容。当时钟跳变为低电平时，由于栅极电压变化极快，MOS管的电流无法在瞬间泄放沟道内的电荷，MOS管迅速关闭，电荷向两端平均注入，由注入的电荷引起的误差为：

（7）

时钟馈通也会引起误差，当采样开关被关断时，时钟信号通过栅漏电容耦合到采样电容上，这个误差值为：

（8）

其中 为MOS管的交叠电容，这个误差表现为固定的失调。值得注意的是，在电路设计时，电荷注入和时钟馈通引起的误差可以通过全差分结构及底极板采样方法进行有效控制。

采样保持电路中的噪声主要由运放和采样开关引起的。运放的噪声主要包括热噪声和1/f噪声[5]，其中1/f噪声跟频率成反比，频率越高其影响越小，通常忽略它的影响，主要考虑热噪声，其均方根输入噪声电压可表示为：

（9）

同时采样开关也贡献噪声，假设开关导通电阻为Ron，电容为 ，则开关热噪声的功耗可表示为：

（10）

考虑运放、采样开关等模块的非理想特性后，对采样保持电路所建模型如图3所示

由于采用的全差分结构，因此有两个输入和两个输出，其中利用模块operr来模拟运放所引入的噪声和误差，由swerr模块来模拟采样开关引入的误差，采样电路的输入信号和输出波形如图4所示

（二）MDAC电路和子ADC

MDAC电路由子DAC、采样保持电路和余量产生及放大电路组成，此处的采样保持电路的要求没有输入采样保持电路那么高，精度和误差等要求都比较低。对于1.5位/级的电路，子DAC相当于一个两电位的电平选择器，子ADC则为一个两比较电平的比较器。MDAC的误差包括运放的误差、开关噪声和电容不匹配等，相对于输入级采样保持电路中的运放误差和开关噪声，此处对这些误差的要求也更低。子ADC的误差主要是比较电平的偏移[6]，但是采用1.5位/级结构后，可以允许比较电平有一定的偏差，降低了比较器电路的设计难度。建模电路如图5所示

三、整体电路及仿真结果

对于本设计，10位分辨率，采用1.5位/级结构的流水线ADC共分为9級，前8级每级为1.5位一级，有0.5位的冗余位，最后一级为2位的Flash型ADC。加入数字纠错电路后，整体电路如图6所示

加入输入信号进行仿真，得到的结果如图7所示

此图中，从上到下的顺序，第一个波形是输入信号，第二个波形是输出数字码的最高位，依次而下，最下面的波形是最低位。

利用MATLAB对数据文件进行处理，得到图8所示的频谱图。所加的信号频率为10MHz，采样速率为60MHz，最后得到信噪失真比为58.46dB。

四、结论

本文在首先分析各电路模块的非理想特性后，结合Matlab中的Simulink工具对流水线ADC进行建模仿真，根据各电路模块的误差和仿真结果确定模块参数和系统结构，减少了设计的盲目性，加快了设计的进程。

参考文献：

[1]Erkan Bilhan,Pedro C.Behavioral model of pipeline ADC by using simulink,2001 SSMSD Dig.Tech.Papers,146-151

[2]李建.低压低功耗流水线型模数转换器的结构研究与实现.复旦大学博士论文,2008

[3]郑宇.流水线模数转换器行为建模与数字校准算法研究.电子科大硕士论文,2010

[4]Behzad Razavi.Design of analog CMOS integrated circuits International Edition,2001,3:100-110

[5]Allen P.E,Holberg D.R.CMOS analog circuits design.Beijing.Electronic industry press,2002:230-250

[6]Sumanen L.CMOS dynamic comparators for pipeline A/D converters.Symposium on circuits and systems,2002:157-158

[作者简介]

张小斌，男，硕士研究生，主要研究方向流水线模数转换器的设计。

周晓明，男，教授，华南理工大学物理学院。

李帅人，男，硕士研究生，华南理工大学电子与信息学院。

篇5：matlab建模课程总结

题 目 求π的近似值的数学建模问题

学 院 材料科学与工程

专业班级

学生姓名

成 绩

年 05 月 20

MATLAB

2010 日

摘要 这个学期，我们开了MATLAB的课程，因为是一个人做所以作业选择书上一道相关的题目，并参考了一些资料。

任务

求π的近似值

分析

1111这个公式求π的近似值，直到某一项的绝对值小于10-6为止。4357采用MATLAB的循环来求

实验程序

x=1;y=0;i=1;while abs(x)>=1e-6 y=y+x;x=(-1)^i/(2*i+1);i=i+1;end format long,pi=4*y 可以用实验结果 pi =

3.14***92 收获

得出的π值已经非常接近真实的值了，学好MATLAB可以提高我们的效率。

参考文献

篇6：matlab建模课程总结

简介

桥式起重机是横架于车间、仓库及露天堆场的上方，用来吊运各种物体的机械设备，通常称为“天车”或

“吊车”。它是机械工业、冶金工业和化学工业中应用最广泛的一种起重机械。实际生产中的桥式吊车（天车）类似，是一个MIMO复杂控制系统。

桥式吊车系统由三部分组成：桥架驱动系统，车体驱动系统和重物装吊系统。其工作流程为：先将重物起吊至预先设定好的高度，然后吊车运动将重物运到想要放置的位置上方，最后把重物下放到想要放置的位置上。

确定要研究的系统为桥式吊车运动控制系统

桥式吊车系统工作示意图见下图1：

p

M

m

x

z

F

θ

mg

图1

桥式吊车工作示意图

对于如上桥式吊车控制系统，首先做如下假设：

1)

吊车的行走运动仅限于吊车一个自由度，即假设桥架不运动，只有吊车在桥架上行走。

2)

吊车行走时吊装重物的绳索长度不变。

图中，x坐标为水平方向，z坐标为垂直方向。重物的摆动是由吊车与重物的运动产生的，可以根据动力学有关规律建立吊车及重物的运动方程式。

1)

在水平方向，吊车和重物整体受力为F(t)，由牛顿第二定律得

（1）

2)

在垂直于绳索方向，重物受力为，由牛顿第二定律得

（2）

由吊车在行走时吊装重物的绳索长度不变的假设可得出下面两个关系式：

（3）

（4）

式中，为绳索长度。

由（3）可得

（5）

（5）代入（1）得：

（6）

同样由式（4）可得：

（7）

将（5）（7）代入（2）得

（8）

又尽量小，所以有如下近似式：，将（6），（8）线性化可得：

（9）

（10）

由（9）和（10）计算得

（11）

和

（12）

3）

吊车驱动装置的方程式。吊车由电动机驱动，简化的认为电动机是一个时间常数为的一阶惯性环节，即它产生的驱动力F(t)与其控制电压v(t)之间满足方程式：

（13）

其中K为放大系数。

选择系统的输入、输出变量和状态变量

选择5个状态变量分别为：，，；

输入变量为：；

两个输出变量为：。

建立状态空间描述

根据（11）（12）（13）式可得出描述吊车运动系统的状态空间表达式为：

选取适当参数:对一个实际的桥式吊车吊车运动系统，假定具有如下各具体参数：M=1000kg,m=4000kg,l=10m,K=100N/V。将它们代入上面的状态空间表达式得：

分析系统的稳定性

用特征值法。在MATLAB中输入以下程序：

eig(A)

ans

=

0

0

0

+

2.2136i

0

2.2136i

系统的5个开环特征值不全位于S左平面上，有4个位于虚轴上，所以系统为临界不稳定。

系统输出仿真波形如下图所示：

判断系统的能控性

使用MATLAB判断系统的能控性，输入以下程序：

A=[0

0

0

0;0

0

-39.2

0

0.001;0

0

0

0;0

0

-4.9

0

0.0001;0

0

0

0

-1];

B=[0;0;0;0;100];

C=[1

0

0

0

0;0

0

0

0];

rct=rank(ctrb(A,B))

rct

=

根据判别系统能控性的定理，该系统的能控性矩阵满秩，所以该系统是能控的。

采用状态反馈进行系统综合因为系统是能控的，所以，可以通过状态反馈来任意配置极点。例如将极点配置在：s1=-0.16-j0.16

s2=-0.16+j0.16

s3,s4,s5=-1。

在MATLAB中输入：

P=[-0.16+0.16i,-0.16-0.16i,-1,-1,-1];

K=acker(A,B,P)

求出状态反馈矩阵K：

K

=

0.52245

4.8327

-1420.7

-137.21

0.0232

在MATLAB中输入

A-B*K

ans

=

0

0

0

0

0

0

-39.2

0

0.001

0

0

0

0

0

0

-4.9

0

0.0001

-52.245

-483.27

1.4207e+005

13721

-3.32

因此综合后系统的状态空间描述为：

采用MATLAB编写m文件进行仿真。

运行仿真程序，得到仿真曲线如下图：

将极点配置在：s1=-0.2

s2=-0.2

s3,s4,s5=-1。计算出K=[0.40816

5.3061

-1438.1

-119.06

0.024]此时输出y的仿真曲线如下：

将极点配置在：s1=-0.16+0.16i

s2=-0.16-0.16i

s3=-1

s4=-2

s5=-3。计算出K=[3.1347

25.339

-2145.4

553.73

0.0532]此时输出y的仿真曲线如下：

实验结论

通过比较3组不同的极点配置下状态反馈系统的输出响应曲线和原系统的输出响应曲线可以看出，不同的极点配置对系统性能有一定的影响，但只要极点都配置在S左平面，就可以保证系统具有一定的动态和稳态性能。

附录：程序

%*******************************************

%桥是吊车运动控制系统极点配置设计及仿真

2015.12.30

lwd

%*******************************************

%建立状态空间表达式

A

=

[0,1,0,0,0;0,0,-39.2,0,10^(-3);0,0,0,1,0;0,0,-4.9,0,10^(-4);0,0,0,0,-1]

B

=

[0;0;0;0;100]

C

=

[1,0,0,0,0;0,0,1,0,0]

D

=

[0;0]

%分析系统稳定性

eig(A)

%求A的特征值，通过特征值在S平面分布判断系统稳定性

%系统仿真输出波形

[num,den]

=

ss2tf(A,B,C,D);

sys1

=

tf(num(1,:),den);

sys2

=

tf(num(2,:),den);

figure

step(sys1)

figure

step(sys2)

%判断系统的能控性

rct

=

rank(ctrb(A,B))

obs

=

rank(obsv(A,C))

%如果能空则进行极点配置设计

if

==

rct

%第一次极点配置设计

P

=

[-0.16+0.16*i,-0.16-0.16*i,-1,-1,-1];

K

=

acker(A,B,P)

A1

=

A-B*K

[num,den]

=

ss2tf(A1,B,C,D);

sys1

=

tf(num(1,:),den);

sys2

=

tf(num(2,:),den);

figure

step(sys1)

figure

step(sys2)

%第二次极点配置设计

P

=

[-0.2,-0.2,-1,-1,-1];

K

=

acker(A,B,P)

A1

=

A-B*K

[num,den]

=

ss2tf(A1,B,C,D);

sys1

=

tf(num(1,:),den);

sys2

=

tf(num(2,:),den);

figure

step(sys1)

figure

step(sys2)

%第三次极点配置设计

P

=

[-0.16+0.16*i,-0.16-0.16*i,-1,-2,-3];

K

=

acker(A,B,P)

A1

=

A-B*K

[num,den]

=

ss2tf(A1,B,C,D);

sys1

=

tf(num(1,:),den);

sys2

=

tf(num(2,:),den);

figure

step(sys1)

figure

step(sys2)

篇7：matlab建模课程总结

1.要求

每位同学根据教材附录的matlab源码独立完成以下仿真要求，并将仿真代码和仿真结果写成实验报告，由各班统一收齐并于5月31日前提交。

2.仿真题目

（1）线性频谱搬移电路仿真

根据线性频谱搬移原理，仿真普通调幅波。

基本要求：载波频率为8kHz，调制信号频率为400Hz，调幅度为0.3；画出调制信号、载波信号、已调信号波形，以及对应的频谱图。

扩展要求1：根据你的学号更改相应参数和代码完成仿真上述仿真；载波频率改为学号的后5位，调制信号改为学号后3位，调幅度设为最后1位/10。（学号中为0的全部替换为1，例如学号2010101014，则载波为11114Hz，调制信号频率为114，调幅度为0.4）。

扩展要求2：根据扩展要求1的条件，仿真设计相应滤波器，并获取DSB-SC和SSB的信号和频谱。

（2）调频信号仿真

根据调频原理，仿真调频波。

基本要求：载波频率为30KHz，调制信号为1KHz，调频灵敏度kf23103，仿真调制信号，瞬时角频率，瞬时相位偏移的波形。扩展要求：调制信号改为1KHz的方波，其它条件不变，完成上述仿真。

3.说明

（1）仿真的基本要求每位同学都要完成，并且记入实验基本成绩。

（2）扩展要求可以选择完成，但需要进行相应的检查才能获得成绩。

（3）适用范围：通信工程2010级1、2班；微电子2010级1、2班

篇8：matlab建模课程总结

关键词:数字信号处理;综合性实验;Matlab

0引言

“数字信号处理”课程的主要内容包括z变换、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、数字滤波器设计和实现以及数字信号处理中的有限字长效应等等［1］。在学习理论知识的同时或之后，引入实验将有助于学生更好地理解和掌握课程内容［2－3］。笔者在教学过程中，设计了Matlab综合性实验。该实验在不失趣味性的同时，能把该课程中许多分散的知识点串接起来。教学实践表明，该实验可以帮助学生更深入地理解本门课程，取得了较好的教学效果。

1综合实验内容设计

笔者所设计的Matlab实验如下:对下式所示的输入信号进行滤波。x=sin(100πt)+sin(480πt)(1)具体步骤为(1)将输入的模拟信号x进行采样和量化，得到12位精度的数字信号;(2)设计一个低通无限冲激响应(IIＲ)滤波器，将输入信号中的240Hz的干扰滤除，要求滤波器的输出信号中240Hz处的噪声功率比50Hz处的信号功率低60dB。(3)设计一个高通有限冲激响应(FIＲ)滤波器，将输入信号中的50Hz的干扰滤除，要求滤波器的输出信号中50Hz处的噪声功率比240Hz处的信号功率低60dB。(4)对于上述两个滤波器，要求:给出理想滤波器的传输函数及频率响应;给出系数量化后所得的新的滤波器的传输函数及频率响应;确定滤波器实现所采用的结构，并给出该结构中所用加法器和乘法器的位数;将输入的数字信号通过前一步实现的滤波器，画出输出信号的频谱，确保滤波器性能满足设计要求。顺利完成上述Matlab实验，需要解决以下问题:(1)采样频率和FFT点数的选取:根据采样定理，采样频率只要不低于信号中所包含的最高频率的两倍，就可以从采样后的离散时间信号中恢复出原始的模拟信号。根据式(1)，采样频率只要不小于480Hz即可。但是当需要使用FFT对信号进行频谱分析时，在确定采样频率时，除了要满足采样定理外，还需要考虑其他条件。例如:在做FFT时，信号频率应为频率分辨率的整数倍，这样才能准确地从频谱中看到该频率信号的功率，避免谱泄漏，即下式中的k应为整数:k=ffs=N(2)其中f，fs和N分别为信号频率、采样频率和FFT的点数。fs/N为频率分辨率，N一般为2的幂次方。在k不为整数时，为了减小谱泄漏的影响，可以在做FFT之前对采样所得的信号进行加窗处理［1］。(2)模数转换器的实现:实验中要求对输入信号进行量化，得到12位精度的数字信号。在将输入信号进行量化时，涉及到如何确定模数转换器的满量程范围、结构、量化方式(舍入还是截断)以及如何进行有符号数的量化等。(3)IIＲ滤波器类型的选择和设计:双线性变换是设计数字IIＲ滤波器的常用方法。它首先要将所要设计的数字滤波器的归一化边界角频率进行预畸变，然后再设计出满足性能要求的模拟滤波器。模拟滤波器有四种类型，分别为巴特沃斯滤波器，切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器以及椭圆滤波器。只有了解了这四种滤波器的特性，才能根据实际需求来选择合适的滤波器类型。在选择好滤波器类型后，将滤波器的性能指标输入相应的Matlab函数，就可以得到滤波器的传输函数，完成滤波器的设计。以椭圆滤波器为例，可以依次调用函数elli-pord()，函数ellipap()和函数zp2tf()来获得滤波器的阶数、零极点、增益和s域传输函数;也可以直接调用函数ellip()来得到滤波器的s域传输函数。最后再通过调用函数bilinear()得到相应数字滤波器的传输函数。(4)FIＲ滤波器的设计:在用窗函数法来设计FIＲ滤波器时，首先要根据滤波器的性能参数(如过渡带宽度、阻带衰减等)选取合适的窗函数以及确定窗函数的长度，之后将得到的窗函数与理想滤波器的单位脉冲响应序列相乘得到FIＲ滤波器的单位脉冲响应序列。以Kaiser窗为例，在Matlab中，函数kaiserord()用于预估FIＲ滤波器的阶数，函数kaiser()用于产生相应长度的Kaiser窗函数，函数fir1()用于实现采用该Kaiser窗设计的FIＲ滤波器，输出为滤波器的单位脉冲响应序列。(5)滤波器的实现:在用硬件实现滤波器时，必须考虑滤波器的有限字长效应，即滤波器系数的量化、滤波器中加法器和乘法器的有限字长效应以及运算结果的有限字长等等。滤波器的实现结构有直接型、级联型和并联型等。由于IIＲ滤波器存在量化噪声的积累，所以在选择结构时，需要考虑各种结构对有限字长效应的灵敏度。高阶IIＲ滤波器通常采用级联型或并联型结构来实现。Matlab中的函数residuez(B，A)用于计算传输函数B(z)/A(z)的留数、极点和直接项，从而得到有理式的部分分式展开;利用传输函数的部分分式展开，并通过适当的合并，可以得到滤波器的并联型结构。函数tf2sos()则可用于将传输函数转换成二阶节，得到滤波器的级联型结构。图3给出了系数量化前后高通滤波器的频率响应。为了能够判断所设计和实现的滤波器的性能是否达到设计指标，需要对滤波器的输出序列做N点的FFT。这时需要注意两点:一要能正确地区分输出序列中的暂态响应部分和稳态响应部分;二要从稳态响应部分选取连续的N个输出值做N点的FFT。

2教学反馈

根据学生上交的实验报告，从他们所写的实验收获和实验心得可以看出这个实验对他们学好这门功课所起的作用。总结如下:(1)本次实验是FIＲ滤波器与IIＲ滤波器的设计，综合使用了大量数字滤波器的设计方法，比如双线性变换法，窗函数法等，加深了对课堂学习的理论知识的理解，如IIＲ和FIＲ滤波器的优缺点、滤波器的暂态响应和稳态响应、各种模拟滤波器的性能比较以及各种窗函数之间的差异等。(2)学生对采样定理和FFT有了更深的认识，明白了采样频率、FFT点数等对频谱分析结果的影响，并通过不断的摸索与尝试，总结出了使用FFT时的一些注意事项。(3)对数字信号处理中的有限字长效应有了更加直观的体会，认识到在设计滤波器的传输函数时，需要考虑量化对滤波器性能的影响，设计指标需要留出一定的裕量。(4)提高了用Matlab实现数字信号处理功能的能力，包括:熟悉了使用Matlab设计FIＲ和IIＲ滤波器的流程;学会使用Matlab中的一些函数，如fft，cheb1ord，cheby，bilinear，fir1等;学会了用Matlab编写程序来实现指定结构的滤波器;学会了从时域和频域观察滤波器的输出是否正确以及是否达到性能要求等。总而言之，通过这次实验，使学生真正了解了如何利用Matlab来进行滤波器的设计，感觉受益匪浅，对他们学好“数字信号处理”课程很有帮助。

3结语

笔者所设计的基于Matlab的综合性实验涵盖了“数字信号处理”课程中的主要知识点。从学生反馈的意见可以看出，本实验取得了良好的教学效果，这有利于提高学生学习兴趣以及增强他们解决实际问题的能力。

参考文献:

［1］程佩青，数字信号处理教程［M］，北京:清华大学出版社，2007．

［2］曹建玲，刘焕淋，雷宏江．基于MATLAB的“数字信号处理”仿真实验［J］．北京:中国电力教育，2012(32):88－89．

篇9：matlab建模课程总结

题

目

基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真 学

院

电子信息工程学院

专

业

学生姓名

学

号

年级

指导教师

职称

讲

师

2013年12月20日

设计报告成绩

（按照优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师评语：

指导教师（签名）

年

说明：指导教师评分后，设计报告交院实验室保存。

日

月

基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真

专 业： 学 号：

学 生： 指导老师：

摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制技术一直是研究的一个重要方向。本设计主要叙述了数字信号的调制方式，介绍了2PSK数字调制方式的基本原理，功率谱密度，并运用MATLAB软件对数字调制方式2PSK进行了编程仿真实现，在MATLAB平台上建立2PSK和2DPSK调制技术的仿真模型。进一步学习了MATLAB编程软件，将MATLAB与通信系统中数字调制知识联系起来，为以后在通信领域学习和研究打下了基础在计算机上，运用MATLAB软件来实现对数字信号调制技术的仿真。

关键词：数字调制与解调；MATLAB；2PSK；2DPSK；

I

目 录

第1章 绪论.....................................................................1 1.1 调制方式................................................................1 1.2 设计要求................................................................1 1.2.1 设计内容..........................................................1 1.2.3 设计仪器..........................................................1 第2章 2PSK,2DPSK原理..........................................................2 2.1 2PSK原理...............................................................2 2.1.1 2PSK基本原理......................................................2 2.1.2 2PSK调制原理......................................................2 2.1.3 2PSK解调原理......................................................3 2.2 2DPSK原理..............................................................4 2.2.1 2DPSK基本原理.....................................................4 2.2.2 2DPSK调制原理.....................................................5 2.2.3 2DPSK解调原理.....................................................6 第3章 实验过程.................................................................8 3.1 2PSK仿真部分...........................................................8 3.1.1 2PSK仿真图........................................................8 3.1.2 2PSK模块的参数设置：..............................................8 3.2 2DPSK仿真部分..........................................................9 3.2.1 2DPSK仿真图.......................................................9 2.2.2 2DPSK模块的参数设置：............................................10 第4章 仿真结果...............................................................15 4.1 2PSK仿真结果..........................................................15 4.2 2DPSK仿真结果.........................................................15 总结...........................................................................16 参考文献.......................................................................17 致谢...........................................................................18

II

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第1章 绪论

1.1 调制方式

数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

数字基带通信系统中四种基本的调制方式分别称为振幅键控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移频键控（FSK，Frequency-Shift keying）、移相键控(PSK，Phase-Shift keying)和差分移相键（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次课程设计对PSK,DPSK这两种调制方式进行了仿真。

1.2 设计要求 1.2.1 设计内容

用MATLAB完成对2PSK、2DPSK的调制与解调仿真电路设计，并对仿真结果进行分析，可编写程序，也可硬件设计框图

1.2.2 设计参数（参数可以自行设置）

1、传输基带数字信号（15位）码元周期T=0.01S

2、载波频率：15KHz 1.2.3 设计仪器

计算机和MATLAB软件

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第2章 2PSK,2DPSK原理

2.1 2PSK原理 2.1.1 2PSK基本原理

二进制移相键控，简记为2PSK或BPSK。2PSK信号码元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位“0”和“”来表示，而其振幅和频率保持不变.因此，2PSK信号的时域表达式为:

(t)=Acos其中，表示第n个符号的绝对相位：

t+)

=因此，上式可以改写为:

这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制移相键控方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图2-1。

10011tTs图2-1 二进制相移键控信号的时间波形

2.1.2 2PSK调制原理

在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。2PSK信号调制有两种方法，即模拟调制法和键控法。通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0，模拟调制

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法用两个反相的载波信号进行调制。2PSK以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0°，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。键控法，是用载波的相位来携带二进制信息的调制方式。通常用0°和180°来分别代表0和1。其时域表达式为：

e2PSKang(tnTs)cosct

n其中，2PSK的调制中an必须为双极性码。两种方法原理图分别如图2-2和图2-3所示。

图2-2 模拟调制原理图

图 2-3 键控法原理图

2.1.3 2PSK解调原理

由于2PSK的幅度是恒定的，必须进行相干解调。经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0。2PSK信号的相干解调原理图如图2-4所示，各点的波形如图2-5所示。

由于2PSK信号的载波回复过程中存在着180°的相位模糊，即恢复的本地载波与所需相干载波可能相同，也可能相反，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信 3

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号与发送的基带信号正好相反，即“1”变成“0”吗“0”变成“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒π”现象或“反相工作”。

带通滤波器ae2PSK(t)相乘器c低通滤波器d抽样判决器定时脉冲e输出

cosctb图 2-4 2PSK的相干解调原理图

b10011atTs

图 2-5 相干解调中各点波形图 edtctt10011t

2.2 2DPSK原理 2.2.1 2DPSK基本原理

二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记为2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是只本码元初相与前一码元初相之差。

传输系统中要保证信息的有效传输就必须要有较高的传输速率和很低的误码率。在传输信号中，2PSK信号和2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能，但是，在 4

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2PSK信号传输系统中存在相位不确定性，并将造成接收码元“0”和“1”的颠倒，产生误码。为了保证2PSK的优点，又不会产生误码，将2PSK体制改进为二进制差分相移键控（2DPSK），及相对相移键控。

2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图见图2-6。

图2-6 2DPSK信号波形图(c)2DPSK(a)绝对码(b)相对码10参考100011011t

2.2.2 2DPSK调制原理

二进制差分相移键控。2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为：

0（数字信息“0”）（数字信息“1?）为前一码元的相位。

实现二进制差分相移键控的最常用的方法是：先对二进制数字基带信号进行差分编码，然后对变换出的差分码进行绝对调相即可。2DPSK调制原理图如图2-7所示。

绝对码Dn相对码BnCnS2dpsk(t)+延时Ts波形变换×Coswc(t)

图2-7 2DPSK调制原理框图

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2.2.3 2DPSK解调原理

2DPSK信号解调有相干解调方式和差分相干解调。用差分相干解调这种方法解调时不需要恢复本地载波，只要将DPSK信号精确地延迟一个码元时间间隔，然后与DPSK信号相乘，相乘的结果就反映了前后码元的相对相位关系，经低通滤波后直接抽样判决即可恢复出原始的数字信息，而不需要在进行差分解码。

相干解调码变换法及相干解调法的解调原理是，先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。

在解调过程中，若相干载波产生180相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊的问题。本次设计采用相干解调。两种解调方式的原理图如图2-8和图2-9所示。2DPSK相干解调各点波形图如图 2-10所示。

图 2-8 2DPSK差分相干解调原理图

图 2-9 2DPSK相干解调原理图

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图 2-10 2DPSK相干解调各点波形图

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第3章 实验过程

3.1 2PSK仿真部分 3.1.1 2PSK仿真图

用MATLAB搭建好的2PSK仿真图如下：

图3-1PSK仿真图

3.1.2 2PSK模块的参数设置： 1）相乘模块

图3-2 相乘器参数设置

2）低通滤波器模块

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图3-3 滤波器其参数设置

3）抽样判决模块

图3-4 pulse generator 参数设置

3.2 2DPSK仿真部分 3.2.1 2DPSK仿真图

用MATLAB搭建好的2DPSK仿真图如下：

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图3-5 2DPSK仿真图

2.2.2 2DPSK模块的参数设置： 1）载波模块

图3-6 载波参数设置

2）乘法器模块

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图3-7 乘法器参数设置

3）基带模块

图3-8 基带信号参数设置

4）Unipolar to Bipolar Converte模块

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图3-9 Unipolar to Bipolar Converter参数设置

5）码变换模块

图3-10 Logical Operator参数设置

图3-11 Unit Delay参数设置

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图3-12 Data Type Conversion参数设置

6）滤波器模块

图3-13 带通滤波器参数设置

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图3-14 低通滤波器参数设置

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第4章 仿真结果

4.1 2PSK仿真结果

图4-1 2PSK电路仿真波形

4.2 2DPSK仿真结果

图4-2 2DPSK电路仿真波形

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总结

从以上对比可以看出，对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式淡定误码率。若采用相同的解调方式，2PSK的信噪比比较低。反过来，若信噪比r一定，2PSK误码率比较低。由此看来，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好。

首先要进行电路设计：先构思电路的实现过程，选择合适器件实现相应的功能。仿真模拟：在硬件实现之前要先进行仿真，确定可以实现所要求的功能时才能进行实际操作。调试：要求能熟练地使用示波器。出现问题是要能够进行合理的分析。耐心的检察错误。整个过程中的每个环节都会出现问题，在不断的请教老师和同学的过程中不断地总结经验教训。最终收获的不仅是知识还有解决问题的方法和技巧！

通过这次课程设计还让我知道了，我们平时所学的知识如果不加以实践的话等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我们还能从设计中检验我们所学的理论知识到底有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我们所遗漏的新知识，把这门课学的扎实。

当然在做课程设计的过程中总会出现各种问题，在这种情况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。

在这一周的课程设计中，让我们体会最深刻的就是对各种器件的了解不够深刻，使得在使用的过程中出现很多误区，无法得到理想的实验结果，所以我们应该在今后的学习中珍惜每一次的动手实践机会，积累经验，为以后的工作打下坚实的基础。

这次实习我们受益匪浅。通过本次的课程设计，我在学习方法、逻辑思维、分析和解决问题的能力等各个方面都有了长足的进步。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我们的设计思维，增加了实际操作能力。在让我们体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我们体会到成功的喜悦和快乐。

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参考文献

[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理（第6版）.北京：国防工业出版社，2006 [2] 赵鸿图,茅艳.通信原理MATLAB仿真教程.北京：人民邮电出版社，2010 [3] 赵静,张瑾,高新科.基于MATLAB的通信系统仿真.北京：北京航空航天大学出版社,2 [4] 赵培功，李雷.集成电路应用.成都：电子科技大学出版社，1997 [5] 曹弋.MATLAB教程及实训.北京：机械工业出版社，2008 [6] 韦岗，季飞，傅娟.通信系统建模与仿真.北京：电子工业出版社，2007

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