通信原理仿真（精选9篇）
篇1：通信原理仿真
通信原理仿真实验提纲
1.任意产生一个调制信号，画出其波形及其频谱；
2.产生一个余弦载波信号，画出其波形及其频谱；
3.分别采用AM（幅度），DSB（双边），SSB（单边）的方式对调
制信号进行调制，画出已调信号的波形及频谱；
4.采用适当的方式，分别对3中得到的已调信号进行解调，画
出解调信号的波形；
5.产生一个高斯白噪声，叠加在已调信号上，然后进行解调，画出解调信号的波形；
6.比较4和5中的结果；
7.编写A律13折线PCM编码的程序，能够对任意输入信号输
出其PCM编码；
8.产生一个随机数字信号，分别进行ASK，FSK，PSK调制解调，画出解调前后的波形
篇2：通信原理仿真
第五章 模拟调制
1.AM、DSB调制及解调
用matlab产生一个频率为1Hz，功率为1的余弦信源m(t)，设载波频率c10Hz，m02,试画出：
AM及DSB调制信号的时域波形； 采用相干解调后的AM及DSB信号波形； AM及DSB已调信号的功率谱； 调整载波频率及m0，观察分的AM的过调与DSB反相点现象。 在接收端带通后加上窄带高斯噪声，单边功率谱密度n00.1，重新解调。
2.SSB调制及解调
用matlab产生一个频率为1Hz，功率为1的余弦信源，设载波频率c10Hz，,试画出：
SSB调制信号的时域波形；
采用相干解调后的SSB信号波形；
SSB已调信号的功率谱；
在接收端带通后加上窄带高斯噪声，单边功率谱密度n00.1，重新解调。
3.VSB调制及解调（参照作业题5－4）
用matlab产生一个频率分别为5Hz、5/2 Hz的余弦和正弦叠加信号作为信源
m(t)，两个频率分量功率相同，总信号功率为2，设载波频率为20Hz，试画出：
残留边带为0.2fm的VSB调制信号时域波形；
采用相干解调后的VSB信号波形；
调制信号的功率谱密度；
在接收端带通后加上窄带高斯噪声，单边功率谱密度n00.1，重新解调。
4.FM调制及解调
设输入信号为m(t)cos2t，载波中心频率为fc10Hz，VCO的压控振荡系数为5Hz/V，载波平均功率为1W。试画出：
已调信号的时域波形；
已调信号的振幅谱；
篇3：通信原理仿真
仿真技术发展到现在, 各种类型的仿真软件已经有许多种, 可供教学使用的选择余地非常多。在《通信原理》课程的教学中, System View动态仿真软件得到了许多应用[3,4,5,6], 而MATLAB综合数学计算工具也是一个很好的选择[7,8], 同时Lab VIEW虚拟仪器平台也可以作为选择之一[9]。但是, 对于在什么情况下选择什么样的仿真软件, 要达到什么样的教学效果, 如何设计一个完整的仿真教学平台, 许多论文中都没有给出一个明确的答案。
本文对于仿真手段在该课程理论教学中的作用做了一些有益的探讨。在总结已有的仿真软件在《通信原理》课程教学中使用情况的基础上, 对几种仿真软件做了比较, 分析了它们在《通信原理》理论教学使用的优缺点, 并在此基础上提出利用仿真软件生成独立执行程序进行仿真演示的实现方法。
1 仿真演示在《通信原理》教学中的作用
《通信原理》课程是通信工程、电子信息工程等专业最重要的一门专业理论基础课, 是电子信息类专业硕士研究生入学考试的必考科目, 也是学习掌握通信领域知识的基础课程。对该课程的关注历来是各高校通信电子信息等专业的重中之重。一方面, 该课程的学习起点高, 需要许多先修课程, 如《概率论》、《信号与系统》、《通信电子线路》等, 另一方面, 该课程也是进一步学习通信领域后续课程——如《现代通信网络技术》、《移动通信》等——的基础。同时, 《通信原理》课程理论性强, 涉及随机信号分析、信道、调制解调、编码、同步等诸多内容。许多内容概念抽象、公式推导多, 使学生对该课程的理解较为困难。《通信原理》课程对理论联系实际的要求也是非常高的, 通信原理实验是该课程教学的重要组成部分。但是在实际教学中发现, 由于硬件实验的方式和理论的差异还是非常大的, 学生只能按部就班的完成实验内容, 可对实验到底做的什么, 和理论课程的联系又是什么往往很不清楚。这些都对教师如何教好这门课程提出了挑战。
因此, 如何在理论教学中把抽象内容和实际结合起来方便学生理解, 如何在实验教学中把实验内容和理论内容联系起来, 就成了教好《通信原理》课程的重要一环。
在目前各高校本科教育中仍然占主要地位的“以教为主”的教学模式中, 通过丰富教学手段以达到激发学生学习兴趣、提高理论课教学效果是非常有成效的。在《通信原理》教学中, 已经采用了很多教学手段, 除了传统的黑板板书、幻灯投影等, 多媒体CAI课件也已经引入, 这些都对该课程的教学带来了帮助。但是这些手段可以有助于对理论的理解, 却对与实际实验的联系帮助不大。
而仿真手段的引入正好能起到很好的桥梁作用。仿真技术本身就是一种理论和实际紧密结合的技术, 它把实际问题抽象化成理论问题来加以解决并把结果反馈回实际中去。在《通信原理》的理论教学中引入仿真手段, 一方面能帮助学生把理论问题和实际问题联系起来, 便于理论内容的理解;另一方面也可以通过仿真手段解释硬件实验内容与理论内容的联系, 使得学生在做通信原理实验时能做到“明明白白”。因此, 通过仿真的教学手段, 就能把《通信原理》课程的理论与实践更紧密的联系起来, 使得学生能加深对理论知识的理解, 增强对实践的自主开拓能力。
2 几种仿真设计软件的比较
在《通信原理》课程的仿真中, 常使用的仿真软件工具主要是这么几种:MATLAB、System View和Lab View。其中, MATLAB和System View被使用的较多, 因为它们都有专门的通信工具可使用, 便于设计与《通信原理》课程内容相关的仿真实验。而Lab View在它较新的版本中提供了信号处理与分析工具后, 也适合作为通信原理的实验仿真工具。在具体使用哪种仿真软件进行辅助教学时, 需要根据仿真的目的, 并从仿真实现的难易、教学使用的简便以及演示效果的直观等几方面加以考虑。由于这些仿真工具在仿真方式上的不同, 因此在用于教学的仿真演示时就具有各自的特点。
MATLAB是由Mathworks公司开发的一种数学计算工具软件, 具有卓越的数值计算、专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能, 包含了可用于各个学科领域的许多工具箱, 从而成为目前科学研究和工程应用最流行的软件之一。MATLAB的动态仿真模块SIMULINK则提供了可视化的系统仿真环境和许多包含丰富功能模块的模型库, 可以方便、灵活地建立通用性较强的仿真模型。而针对通信领域, MATLAB/SIMULINK提供了功能强大的通信工具箱和模型库, 结合相关的信号处理工具箱、射频工具箱等, 为通信系统的建模与仿真带来极大便利。
如果只是考虑对理论内容进行一些仿真演示, MATLAB是一种不错的选择。采用Matlab编程的方式能帮助学生更好地掌握理论学习内容, 但是缺少通信系统框图形式的图形显示和动态的仿真演示, 因此其直观性就不甚理想。只有结合了Simulink来使用, 才能在系统的直观效果方面得到增强。而且MATLAB安装起来较为繁杂, 安装后占用非常大的硬盘空间, 为实现《通信原理》的仿真至少需要安装上千兆的各种文件。为了一个教学仿真演示的目的安装如此大型的软件总有些“小题大做”之感。
Lab VIEW是美国国家仪器公司 (National Instruments) 开发的虚拟仪器开发平台软件, 它采用图形化编程语言, 产生的程序是框图的形式, 易学易用, 可在很短的时间内掌握并应用到实践中去。由于Lab VIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式, 能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能, 十分省时简便。Lab VIEW提供很多外观与传统仪器 (如示波器、万用表) 类似的控件, 可用来方便地创建用户界面, 因此非常适合于通信原理硬件试验的仿真演示。它还提供了专门信号处理与分析工具, 包括数字滤波器设计、调制、频谱测量等与通信相关等工具包, 为Lab VIEW在《通信原理》课程中的应用提供了一些便利。
但是Lab VIEW毕竟不是适用于非常适用通信领域的仿真软件。虽然能提供较直观的演示效果, 但是基本安装的Lab VIEW中可利用的用于通信仿真的工具不多。只有另外安装了信号处理与分析工具, 才能获得一些有助于通信系统建模仿真的控件工具。而且Lab VIEW软件也不小, 安装后有几百兆大小。因此, 如果单从硬件实验仿真来说, Lab VIEW不失为一个好的选择。
System View最初是由Eagleware公司开发的系统仿真软件, 在Eagleware被Agilent公司收购后更名为System Vue, 它主要用于电路与通信系统的设计、仿真, 是一个强有力的动态系统分析工具。可以说, System View是专门用于与通信相关领域的仿真工具。它提供了强大的通信库, 包括纠错编码、基带脉冲整形、调制、通道模型、解调、纠错和数据恢复、生成误码率 (BER) 曲线等功能模块, 为实现《通信原理》课程的仿真模型设计和实现提供极大的便利。同时, System View采用模块化和交互式的界面, 为用户提供了一个嵌入式的分析引擎, 使得在仿真设计时只需要关心项目的设计思想和过程, 而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试。另外, System View还提供了无线网络库、TURBO码库、码分多址/个人通信系统库、第三代移动通信系统库等工具, 为进一步演示复杂的通信系统模型提供了帮助。
System View采用类似框图形式的图形模块来搭建通信系统的仿真模型, 非常接近于《通信原理》理论教学中使用的系统框图, 这使得System View仿真能很好的帮助学生理解理论知识。同时System View提供的很多功能模块又和实际硬件功能模块相似, 使得用System View设计的通信系统与实际硬件系统的对应关系非常紧密。由于System View能对理论和实际实验都具有很好的仿真演示效果, 因此非常适合于《通信原理》课程的教学演示。而且, System View软件安装简单, 安装后大小只有几十兆, 相比于前面比较的两个软件来说, 这也是一个巨大优势。
通过以上比较可以看出, 如果从密切《通信原理》课程理论与实践的联系的角度出发, 以及在易用性等方面的考虑, System View是《通信原理》课程进行仿真演示教学、加强理论与实验教学联系的较好的选择。
3 生成独立执行程序的仿真演示方法
对于如何使用这些软件进行进行教学内容的仿真演示, 许多文章都做了详细的阐述。可是为了教学中仿真手段的应用, 就要安装像MATLAB、Lab VIEW这样大型的专业软件, 确实显得不太必要。其实, 通过生成独立执行程序的方法来达到仿真演示的目的完全是可行的。这些软件都提供了相应的程序接口和生成独立执行程序的手段来达到脱离软件环境进行仿真的目的。
一种生成独立执行程序方法是进行混合编程, 利用这些软件提供了的函数调用接口, 采用C语言编译环境调用它们的功能函数, 然后编译成可执行文件, 从而不需这些软件环境的支持也能进行仿真演示。但是使用混合编程的方式实现基于独立执行程序的仿真演示, 要求在设计实现仿真模型时既要熟悉这些软件的函数调用, 又要熟悉C编程, 其难度就过高过于复杂了。而另一种生成独立执行程序的方法就简单许多。这几种软件都提供有自动生成独立执行程序的功能, 只需要在计算机上安装运行库或运行引擎, 这些独立执行程序就可以正常运行, 达到仿真演示的目的。
在MATLAB软件里, 要把编写好的仿真函数文件m文件编译成可独立执行的EXE文件 (即可脱离Matalab环境的执行程序) , 首先要安装和配置好MATLAB编译器。一般来说, 在安装MATLAB时就已经安装好了MATLAB Compiler。此外, 还需要对Compiler进行适当的配置, 方法是在MATLAB命令窗口输入:mbuild–setup。如果计算机里没有安装其他的编译器, 选择MATLAB自带的Lcc编译器就可以了, 它基本上能满足大多数情况下的需要。之后就可以对m文件进行编译, 在MATLAB命令窗口输入:mcc–filename.m就可生成与m文件同名的可独立执行的EXE文件。如果要在没有安装matlab的计算机上执行生成的EXE文件, 还需要将运行库安装到该计算机上。运行库安装文件名是MCRinstaller.exe (7.0以前的版本是mglinstaller.exe) , 可以在MATLAB安装目录下的toolboxcompilerdeploywin32目录中找到。运行库也就一百多兆的大小, 相比于安装MATLAB来说小了很多, 这也就使得用MATLAB来进行教学仿真演示方便了很多。
在Lab VIEW中把独立执行程序称为独立应用程序, 它是虚拟仪器文件VI文件的可执行版本, 可以使没有安装Lab VIEW开发系统的计算机能够运行VI程序。要想生成独立应用程序, 必须安装有Lab VIEW专业版, 通过项目浏览器窗口中的“程序生成规范”进行一些设置就可以生成所需的独立应用程序。要在没有安装Lab VIEW的计算机上运行独立应用程序, 还必须在该计算机上安装Lab VIEW运行引擎。运行引擎的安装程序可以在生成独立应用程序时生成安装程序来获得, 也可以从NI公司的网站上下载。值得一提的是, Lab VIEW提供了一个把VI嵌入HTML文档的功能, 只需安装一个精简版的Lab VIEW运行引擎, 就可以通过浏览器打开内嵌VI的HTML文档, 从而能显示VI中的静态或动态图像。这一方法的运用可以使得用Lab VIEW进行的教学仿真演示操作起来非常的简便。
而在System View中, “自动程序生成” (Automatic Program Generation, APG) 功能提供了将动态仿真程序SVU文件自动编译成能自动运行的独立执行程序的功能。APG功能的实现需要有VC编译环境的支持, 并且编译器至少应该使用4.1以上版本的。编译好的独立执行程序可以脱离System View运行, 独立执行程序的仿真计算速度比在System View环境下快许多。但是对于教学的仿真演示来说, APG功能仍有不足, 虽然它生成的独立执行程序中可以包含SVU文件, 但是独立执行程序只能进行计算而不能显示SVU文件中的框图和仿真结果, 必须通过回调System View环境来显示。因此, 可以把APG功能生成的独立执行程序看成一个自动计算批处理程序, 可以实现System View的自动调用以显示仿真框图和仿真计算结果。这样一来, System View在教学演示中的使用可以做得更加简单。
4 仿真软件在教学中应用的总结
仿真手段在《通信原理》教学中的应用可以使得学生对于理论和实验的理解更加的透彻, 帮助学生更全面、系统的掌握《通信原理》中极为丰富的内容和知识。通过比较, 可以清楚的知道MATLAB、Lab VIEW和System View这几种仿真软件作为仿真手段在教学仿真演示中的运用有各自的优点和不足, 需要根据教学仿真目的的不同而进行适当的选择。为了在教学中更好的运用仿真手段以提高教学质量, 本文给出了基于独立执行程序的仿真实现方法, 对于教学中仿真手段的灵活运用会有很大的帮助。
参考文献
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[3]徐伯庆, 叶海霞.用SystemView辅助《通信原理》教学[J].电气电子教学学报, 2007.
[4]蔡丽萍, 洪利, 卢晓轩.基于SystemView的通信系统原理实验设计[J].实验室研究与探索, 2006.
[5]杨伟祥, 徐伯庆.通信原理实验用SystemView仿真的应用[J].实验室研究与探索, 2006.
[6]陈朝.MATLAB实验仿真在通信原理课程教学中的应用[J].实验技术与管理, 2007.
[7]张晶, 李心广.MATLAB在通信原理教学中的应用[J].中国现代教育装备, 2007, 2:21-23.
[8]王莉, 陈虹.基于LabVIEW的通信原理试验研究与实现[J].仪表技术, 2007, 10:26-30.
篇4：通信原理仿真
关键词：SystemView，通信系统，仿真
1 引言
传统的通信原理教学理论性强，涉及的抽象概念较多，主要研究对象是通信系统。包含了模拟调制系统、脉冲编码调制系统、数字基带传输系统、数字频带传输系统。学生在学习时仅从框图中难以理解各个通信系统的工作原理。目前通信系统仿真在相关领域已得到广泛应用，在教学中引入仿真技术，通过建立系统模型，设置仿真参数，动态分析通信系统，了解其工作过程，从而有助于学生理解抽象的内容。
SystemView仿真软件是美国ELANIX公司设计和开发的动态系统分析平台，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足数字信号处理、滤波器设计、复杂通信系统的设计要求。具有开放友好的用户界面，丰富的库资源、动态分析和后台处理等特点，尤其在通信系统分析和设计领域具有广泛的应用前景。
SystemView软件进行通信系统仿真步骤如下：
（1）设计通信系统原理框图。
（2）建立仿真模型：在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取需要的功能模块，搭建通信系统。
（3）设置仿真系统参数：包括运行系统参数设置和功能模块运行参数。
（4）运行仿真系统：根据系统设计要求调试各个模块的参数，观察分析结果。
2 仿真实例
下面以FSK调制解调系统为例介绍仿真过程。主要分为三个步骤：系统框图设计，仿真模型构建，仿真结果分析。
2.1 FSK调制解调系统的设计
FSK是用两个不同频率的载波来传输数字信号的“0”和“1”。其抗噪声与抗衰减性能较好，所以在中低速数据传输（传输速率在1200bit/s以下）中得到了广泛的应用。FSK调制方法有直接调频法、键控法。FSK信号的解调方法有相干解调、非相干解调、鉴频法、差分检波法及过零检测法。
其中键控法是由两个独立的载波发生器的输出受控于输入的PN码，按照“1”或者“0”分别选择一个载波作为输出，利用两个模拟乘法器和加法器即可得到FSK信号。过零检测法是利用数字调频波的过零点数随不同的载频而异，故检测出过零点数，即可得到不同的频率。
本例调制部分采用键控法来实现，如图1所示；解调部分采用过零检测法如图2所示。
2.2 仿真系统构建
基于SystemView平台建立FSK系统仿真模型，如图3所示。
图中图符Token0是频率为10Hz的PN序列，Token1是频率为50Hz的載波，幅度为1V。Token9是频率为10 Hz的载波，幅度为1V。图符Token7是反相器，图符Token3，8是乘法器，图符Token10是加法器。Token17是观察示波器，用来观测FSK信号。
Token35是高斯噪声源，用来模拟传输信道中的噪声。
在仿真模型中Token15，19，21，23，25实现过零检测。其中Token15是限幅器，Token19是微分器，Token21是全波整流器，Token23是脉冲发生器，Token25是Butterworth低通滤波器，其截止频率为10Hz。Token31是缓冲器，对通过低通滤波器的信号进行抽样判决，最后在Token30处观察解调后的PN序列。
2.3 仿真结果及分析
本系统定时设置为：抽样点数=1024，抽样频率=1000Hz。运行后结果如图4，5，6所示。
从图4看到“1”对应50Hz的载波，“0”对应10Hz的载波，符合FSK调制规则。从图5观察到解调后的波形与原始信号相同，只是在时间上有点延时，这与实际电路吻合。从而证明过零检测法可以很好地还原出原始信号。图6是 FSK信号的频谱，从图上看出两个尖峰处分别对应频率为10 Hz 和50Hz的载波。
3 结束语
在通信原理教学中引入SystemView仿真技术， 利用其可视化结果，有助于学生理解通信系统的原理及工作过程。学生在仿真设计过程中，从建立模型，调试参数，到最后的结果分析。可以培养学生的分析能力和设计能力，从而达到良好的教学效果。
参考文献
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[2]青松，程岱松，武建华.数字通信系统的SystemView仿真与分析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.
[3]樊昌信.通信原理教程[M].北京：电子工业出版社，2004.
[4]孙屹.SystemView 通信仿真开发手册[M].北京：国防工业出版社，2004.
[5]张力军，钱学荣，张宗橙等.通信原理[M].北京：高等教育出版社，2008.
[6]江力.数字通信原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.
篇5：化工原理仿真系统研究论文
化工原理实验包括流体流动阻力测定、离心泵性能测定、传热、精馏、吸收与解吸、干燥、萃取等基本单元操作，分别由不同的仪器仪表和管道组合而成。在仿真软件中，把各种设备和管道用flash画出，再根据每一套装置流程图的要求，以真实、立体的效果来实现。
1.整体结构。实验仿真系统的开发过程分为三个阶段：实验前的准备、实验过程及数据记录和数据处理。前两个阶段在Flash动画制作软件上完成，第三阶段在VisualStudio2005软件开发工具上完成，并且使用Ac-cess数据库进行数据的存储与交换。
2.仿真系统的实现。在计算机模拟化工原理实验时，需要通过动态数学模型来模拟真实的实验操作，该模型主要包括实验指导、素材演示、仿真操作、数据处理、考题测试、帮助功能等内容。下面以离心泵性能测定为例详细说明仿真系统的制作过程。在实验准备阶段与实验开始阶段的Flash动画的制作过程中，考虑到实验步骤有先后，以及更好地做到人机交互，必须使用专门为Flash脚本开发的ActionScript语言。如点击水泵开启按钮必须在阀门开启以后才能启动，直至水灌满后，才可以点击关闭水泵按钮。为了使实验更具有真实性，需设置阀门的流量控制，分为10个级别，可以逐渐增大或减小。运用VisualStudio.Net开发环境编写C#程序，可以通过拖动添加组件，并自动生成组件需要的代码。在制作化工原理实验模拟课件时，可通过VisualStudio属性窗口设置各种开发元素属性如外观、名称等，且属性窗口中显示的内容，随着选择开发元素的不同而动态改变。利用VisualStudi“o工具箱”，可以向应用程序添加标准控件。在设置好窗体和控件后，利用Vi-sualStudio的代码编辑器编写程序代码。在命令窗口中，可以直接输入并执行各种命令，调试应用程序，并通过在即时窗口的命令行中输入表达式或变量名，可以得到它们的值。编写程序过程中，难免会遇到一些错误，开发人员需要对应用程序进行调试，查找错误的根源，以期达到设计要求。离心泵性能测定实验涉及到流体流动、水泵运转、仪表变化、阀门打开或关闭等动作，在仿真系统中通过Flash动画来实现这些动作的动态效果，使整个实验过程表现得更加真实。用Flash中的按钮实现动画交互效果，控制整个实验的操作并对数据进行采集，同时将数据传入C#，由C#对数据库进行读写操作，然后作出离心泵特性曲线图。
3.实验数据产生及处理。化工原理实验过程中往往要测定温度、压强、浓度、流速等数据，同时必须对这些参数进行整理和分析，并运用相关的理论公式进行计算，才能达到实验预期目的。化工原理实验实测数据多，绘图耗时费力，计算公式复杂，有时甚至需要进行迭代计算，借助计算机辅助程序可圆满解决这些问题。在仿真软件中，通过C#语言设计数据处理程序。根据各化工单元操作理论建立数学模型，使仿真数据在实际操作的数据范围内随机产生，以保证每个学生在进行仿真实验时即使初始条件相同，也不会得到完全相同的实验结果，更接近真实操作状况。试验完成后，点击“记录数据”按钮，计算机会自动记录数据，并在后台进行数据传递，然后根据预先输入的计算公式进行数据处理。数据处理后被保存到Access数据库中，再通过调用，将数据输出在DataGridView进行显示，或据此数据绘制实验曲线。
二、操作过程及功能概述
篇6：中南大学化工原理仿真实验报告
班级：化学工程与工艺1102班
姓名：王翔
学号：1505110321
日期：2014年1月1日
本套软件系统包括8个单元仿真实验：
实验一 离心泵性能的测试
实验二 管道阻力实验
实验三 传热实验
实验四 吸收实验
实验五 流体流动形态的观测
实验六 柏努利方程实验
实验七 干燥实验
实验八 精馏实验
以下是实验模拟观测过程和计算机生成的实验报告。
图1 离心泵性能的测试 观察气蚀现象（1）
图2 离心泵性能的测试 观察气蚀现象（2）
图3 离心泵性能的测试 离心泵特性曲线测定实验报告（1）
图4 离心泵性能的测试 离心泵特性曲线测定实验报告（2）
图5 离心泵性能的测试 离心泵特性曲线测定实验报告（3）
图6 离心泵性能的测试 离心泵特性曲线测定实验报告（4）
图7 管道阻力的测定实验报告（1）
图8 管道阻力的测定实验报告（2）
图9 管道阻力的测定实验报告（3）
图10 传热实验
图11 传热实验报告（1）
图12 传热实验报告（2）
图13 传热实验报告（3）
图14 传热实验报告（4）
图15 吸收实验 观察液泛现象
图16 吸收实验报告
图17 液体流动形态的观测 观察滞留形态
图18 液体流动形态的观测实验报告
图19 柏努利方程实验 观察测压孔与水流方向方位角与水位变化（1）
图20 柏努利方程实验 观察测压孔与水流方向方位角与水位变化（2）
图21 干燥实验报告（1）
图22 干燥实验报告（2）
图23 干燥实验报告（3）
图24 干燥实验报告（4）
图25 精馏实验 动态平衡调整
图26 精馏实验报告（1）
篇7：通信原理数字通信系统总结性复习
通信系统分为基带和频带传输两类。
数字基带通信系统模型
高速数字通信系统模型
一、A/D转换：
作用：完成模拟信号到数字信号的转换； 过程：采样、量化、编码
方法：PCM脉冲编码、增量调制（△M）、差分脉冲编码调制（DPCM）、自适应差分脉冲编码
调制ADPCM1、A律13折线（PCM脉冲编码）：采用8bit量化，1bit极性码，3bit段落码，4bit段内
码，具体例子见习题答案。
2、增量调制（△M）：对前后样值的变化进行编码：增大编为1，减小编为0，只用一位
编码。
a)避免过载的方法：一是增大Δ，二是减小Δt；
b)增量调制一般采用的数据率为32Kbps或16Kbps；
3、PCM与△M的比较：
a)在比特率较低（低于40Kbps）时，增量调制的量化信噪比高于PCM，话音质量
比PCM的好，增量调制抗误码性能好，可用于比特误码率为10-2～10-3的信道，而PCM要求10-4～10-6
b)增量调制通常采用单纯的比较器和积分器作为编译码器，结构和设备较PCM简
单。
4、差分脉冲编码调制（DPCM）：对信号的抽样值与信号的预测值的差值进行量化、编码，其编码可采用N位二进制码。
5、自适应差分脉冲编码调制ADPCM：与DPCM相比，自适应的量化取代固定量化
二、信源编码：
作用：产生适合于信道传输的信号，提高系统有效性；
信源分类：语音信号和图像信号
语音压缩编码：
1、基本的语音编码方法：波形编码、参量编码和混合编码
2、应用举例：移动通信中多采用混合编码方式，如飞利浦的AMR-WB宽带自适应多速率语音
编码方法：语音带宽范围：50－7000Hz，16KHz抽样，6.6 Kbps~23.85 Kbps，应用领域：GSM、3G及其他
图像编码：
1、图像可压缩的原因:(1)图像信号中存在着大量的冗余度;(2)人眼的视觉特性，对高频信
息的感受度低.2、基本的图像压缩编码方法：
i.JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）:静止图像编码标准 ii.MPEG（Moving Picture Experts Group，活动图像专家组）-1：存储介质图像编码
标准
iii.MPEG-2：一般视频编码标准
iv.MPEG-4：多媒体通信编码标准
v.H.261（ITU-T 制定）:会议电视图像编码标准
vi.H.263：极低码速率的编码标准
3、H.261与MPEG-1比较：H.261编码后的数据流速率更低，总体上图象质量略逊于MPEG-1，它适合在网或网上传输运动的图象
三、码型编码：
目的：选择适合于信道传输特性的码型。
基本的常用码型及特点：
NRZ码：无定时
归零码：可提供定时信息
双极性码：减少直流分量，判决电平为“0”
HDB3码：用在复接设备中，如PCM30/
32一、二、三次群中
编码步骤：
1）1→+B、-B
2)经过奇数个B的0000 →000V，经过偶数个B的0000 →B00V，V与前面的B极性一致
差分编码：用在DPSK调制中，传号差分码规则：“1”变，“0”不变
具体编码实例见书p87，说明其中的差分编码参考码为“1”
四、信道编码：
作用：纠检错，提高可靠性基本分类：ARQ（检错重传）、FEC（前向检错）、HEC（混合差错控制）
常见编码方法：奇偶编码、CRC循环冗余校验，具体见作业。
CRC循环冗余编码步骤：
1）生成码：由生成多项式得生成码
2）监督码：信息码补r个0对生成码求r位余数（不足r位，前面补0，r=n-k）
3）循环码：信息码+监督码
五、其他眼图的特点：评价系统性能的基本方法，噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。
加密：
1.作用：加密；去除长的连零，有利于提取定时
2.基本方法：用移位寄存器的产生的m序列与信息序列模2加。具体见作业。
交织：
1、作用：与信道编码结合，检查或纠正突发性错误
2、基本思想：分散集中型错误，使其在检错或纠错范围内
六、复用、多址与复接：
复用目的：实现信道共享，提高信道的利用率；
多址目的：实现信道共享，区分终端（如地球站、基站或手机）
基本方法及应用
FDM：GSM系统200kHz/频带
TDM：PDH的PCM30/32路一次群
TDMA：GSM系统8时隙/载频
CDMA：3G（第三代移动通信）中区分小区和移动台
复接：在多路复用的基础上在时域上进一步“复用”。
复接存在的原因：电子元器件精度限制
PDH系统：正码速按位准同步复接
SDH系统：按字节的同步复接
七、调制：
实质：实现频谱搬移
目的：改善系统性能，可以实现频分复用
基本的调制方式：ASK、FSK、PSK、DPSK
(G)MSK：最小移频键控，用在GSM系统中
QPSK、QAM：用在3G移动通信系统中
八、同步：收发双方在时间上步调一致
同步获取的基本方法：自同步（滤波法）和外同步（插入法）
位同步：
NRZ获得同步的方法：编成RZ码，在0频处插入同步信号，或采用滤波法
滤波法的基本思想：大量信息工程系中总存在着“0”“1”的交替变化，此部分即为高频分量，将其滤出，既为位同步。
帧同步：一般采用集中插入的方法，如PCM30/32次群采用“集中插入”（TS0=“0011011”）载波同步：相干解调中需要载波同步，基本方法：平方变换法、平方环、科斯塔斯环
在“平方变换法”得到的PSK载波，因为存在2分频所以存在倒Π现象；
科斯塔斯环法：不存在倍频，直接得到载波，适于应用在高频电路中
网同步：数字通信系统中，为保证通信网中任意各站能够进行通信，需要有统一的时钟 我国SDH系统采用“分区等级主从同步”，PDH采用准同步方法。
英文缩写：
ASK：幅移键控、FSKPSKDPSKQPSKQAMGMSK
A/DPCM△MDPCMADPCM
FDMFDMATDMTDMACDM CDMAFDD
SDH：
STM-N ：同步传输模块n级
PDH
ARQ、FEC、HEC
利用以上知识点理解下列系统参数
935.5KHZ935.3KHZ935.1KHZ
双工方式：频分双工
上下行频率间隔：
工作带宽:
复用方式：频道间隔
多址方式： 时分多址
双工方式：
篇8：基于蓝牙跳频原理的通信系统仿真
扩频通信是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式。它是最近发展起来的充分利用有限频谱资源, 提高无线信息传输效率的一种新技术。扩频通信因其具有频带利用率高、抗干扰能力强、频率分配和组网灵活方便等特点, 目前得到了广泛的重视, 并被确认为第三代移动通信系统首选的多址方式。扩频通信主要包括直扩 (DS) 、跳频 (FH) 和跳时 (TH) 三种频谱扩展的方式。
跳频通信是扩频通信的一种, 是指传输信号的载波频率按预定规律进行离散变化的通信方式.跳频通信中载波频率变化的规律称为跳频图案。跳频图案的选取是由跳频指令发生器即跳频码序列来决定的。通信使用的载波频率受一组高速变化的跳频码序列控制而快速变化。在每一个具体的跳频频点上, 其瞬时占用的信道带宽相对较窄, 但由于是按照跳频图案在一个很宽的频带内跳变, 从宏观上实现了频谱扩展。跳频通信发送端和接收端如图1所示。
2、蓝牙跳频技术
蓝牙是1998年推出的一种无线传输方式。该技术优势在于短距离无线数据传输, 能非常方便的实现快速、灵活、低功耗、低成本的数据和语音通信。蓝牙使用的频段是2.4 GHz的ISM (即工业、科学、医学) 频段, 是全球通用的免费频段, 该频段中的各个部分都有可能遇到不可预测的干扰源, 其它使用该频段的无线电系统也会引入比较严重的干扰, 导致蓝牙的无线传输环境的恶化。避开干扰的一个方法是采用扩频技术。蓝牙采用的是跳频扩频技术。
蓝牙中, 将ISM频段被划分为79个带宽1 MHz的频道, 载频间距1 MHz, 彼此之间正交。跳频系统载频受伪随机码控制, 不断随机跳变, 可以看成载波按一定规律变化的多频频移键控 (MFSK) 。蓝牙设备的最大跳变速率为1600次/s, 跳变信道分成若干时隙, 每个时隙的宽度为625?s。总体上看, 信号被扩展到一个很宽的频带, 但在任一时刻只有一小段频段被使用, 这样ISM频段的大部分干扰都可以用这种方法躲避干扰。如果在一个频道传送的信号因受到干扰而出现了差错, 就可以跳到另一个频道上重发, 从而加强了信号的可靠性和安全性。
3、蓝牙跳频通信系统的similink实现及分析
如图2所示, 信源码采用伪随机序列发生器, 蓝牙的传输速率是1M/s, 所以采样时间设置为0.000001s。蓝牙是采用分组传输方式, 由于每个分组都带有地址信息和控制信息, 所以分组可以在网内独立地传输[1], 面向比特的传输规定了数据传输的统一格式, 即帧。这里每625个bit封装成一帧。在跳频环境下, 由于相位不连续给相位同步带来很大困难, 连续相位调制 (CPM) 是一种带宽和功率利用率都很高的恒包络调制技术, 应用于跳频环境中[2], 可以有效的改善系统性能, 此处信源调制采用的是CPM调制方式。设置参数为2进制的CPM, 即GMSK调制。调制指数为0.3, 每符号采样100个。跳频码用随机整数发生器生成79个随机整数, 采样时间设置为1/1600s, 即产生1600次/s的最大跳变速率。蓝牙采用GFSK调制方式, 产生79个不同的载波, 每个符号采样为62500个, 频率间隔为100HZ。通过相乘器与信源码混频。转置共轭后取其幅度值, 通过2FSk解调。2FSK解调参数设置每符号采样100个。频率间隔为100HZ。解调后的信号送到误码率检测仪和频谱分析仪显示。
4、simulink仿真结果
4.1 跳频图案
跳频码经过79FSK调制后生成79种跳频图案, 此处给出了79个随机跳频图案, 如图3所示。
4.2 调制仿真
信源码的时间幅度仿真波形 (左边) 和信源码跳频调制后经过高斯白噪声信道 (AWGN) 后的仿真波形 (右边) 如图5所示 (此处截取任意一帧, 第237帧) 。
4.3 解调仿真
调制后的信源码经过2FSK调制后, 前后输出的频谱如图6所示.此处截取任意帧左边为信源码频谱图, 右边为调制解调后输出频谱图。信号经过蓝牙跳频调制解调后, 输出频谱图前后一致, 误码率分析仪显示为0, 仿真结果正确。
5、结论
1.simulink提供了一个图形用户接口, 用户只需单击和拖动鼠标操作就能完成, 而且可以立即看到系统的仿真结果。熟练用于simulink仿真对今后我们系统开发提供了更快捷、直接明了的方式。
2.通过仿真分析, 了解了蓝牙跳频的原理, 作为一种优秀的调制技术的应用还有很多领域, 为我们以后更好的利用跳频技术, 提供了思路。
3.蓝牙作为无线短距离通信的简单便捷的方式为人们提供了便利, 通过仿真我们可以了解它的通信方式, 为今后广泛的应用蓝牙技术, 提高蓝牙的普遍使用有积极的意义。
4.通过蓝牙跳频系统的建立, 我们清楚的分析了通信系统的一般模型分为:信源、发送设备, 信道, 接受设备, 信宿。为今后设计通信系统, 具有一定的指导意义。
参考文献
[1]申伟.跳频通信中连续相位调制系统的设计[D].南京航空航天大学, 2008
[2]Specification of the Bluetooth System, Version 1.1, Specifica-tionVolume1.Promoter Members of Bluetooth SIG lnc.Febru-ary2001.17.24.
[3]T.Aulin and C-E.Sundberg, "Continuous phase modulation-PartI:Full response signaling", IEEETrans.Commun., vol.29, No.3, pp.196-209
[4]Haartsen J C.The Bluetooth radio systtem[J].IEEE PersonalCommunication, July 2000:28-36
[5]Bluetooth SIG.Link Manager Protocol.Specification of BluetoothSystem, 1999.11
篇9：通信原理仿真
关键词 通信原理；Simulink；仿真；2PSK
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1671-489X（2009）12-0096-02
Simulink Simulation Software in Communication Principle Teaching Application//Zhang Zhide, Yang Feng, Lin Lin
Abstract According to the characteristic of Communication Principle course，we use Simulink to carry out the teaching of this course. On the teaching process, simulation can clearly show the graph of Time-Amplitude and Frequency-Amplitude at the different time through the 2PSK simulation. The results show that the abstract theories turn to visualization by the Simulink simulation, thereby it can improve the teaching quality and be propitious to comprehension.
Key words communication principle；Simulink；simulation；2PSK
Author’s address College of Biomedical Engineering, Southern Medical University, Guangzhou 510515
通信原理[1]是高等学校电子、信息工程、通信工程、自控类及其相近专业的主干技术基础课程之一，为移动通信、光纤通信、数字信号处理等专业课程奠定基础，在专业中发挥着承前启后的作用。该课程重点介绍各种现代通信系统的基本原理、基本技术、基本分析方法和基本性能，内容涉及随机信号分析、模拟调制系统、模拟信号的数字化、基本数字调制系统、同步、多路复用、多址技术、编码理论等。这是一类理论性与实践性都比较强的课程，它是反映事物本质的物理概念、数学概念与工程概念三结合的产物。在实际的教学过程中，学生普遍反映该课程概念抽象，数学含量大，计算繁杂，物理过程混淆不清，以致难于对其中的基本理论和分析方法很好地理解和掌握。通信原理是一门理论性和实验性都很强的课程，传统的课堂教学和简单的硬件验证实验相结合的教学方法已经难以满足教学的要求。寻求一种新型的教学方法成了当今各位高校教师急需解决的问题。
1 Simulink简介[2]
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，广泛应用于线性系统、数字控制、非线性系统以及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink采用模块化方式，每个模块都有自己的输入／输出端口，实现一定的功能。
Simulink是MATLAB提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包。Simulink提供专门用于显示输出信号的模块，可以在仿真过程中随时观察仿真结果。同时，通过Simulink的存储模块，仿真数据可以方便地以各种形式保存到工作区或文件中，供用户在仿真结束之后对数据进行分析和处理。另外，Simulink把具有特定功能的代码组织成模块的方式，并且这些模块可以组织成具有等级结构的子系统，因此具有内在的模块化设计要求。基于上述优点，Simulink称为一种通用的仿真建模工具，广泛应用于通信仿真、数字信号处理、模糊逻辑、神经网络、机械控制和虚拟现实等领域。
Simulink中包括许多实现不同的功能的模块库，如Sources（输入源模块）、Sink（输出模块）、Communications Blockset（用于通信系统的建模和仿真的模型库）等各种组件模块库。用户也可以自定义和创建自己的模块，利用这些模块，用户可以创建层次化的系统模型。创建系统模型后，用户可以利用Simulink菜单选择不同的积分方法来仿真系统模型。
因此，在教学过程中加入Simulink的仿真建模，不仅可以让学生对抽象的概念动态化，加深学生对概念的理解和掌握，同时也能提高学生的学习积极性。
2 基于Simulink的2PSK调制与解调仿真
现代数字通信系统由数字信号的基带传输系统和数字信号的频带传输系统2个主要部分构成，其中后者的应用最为广泛。将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换成适合在频带上传输的频带信号，而传输这种信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中，根据已调信号参数改变类型的不同，可分为用基带信号控制一个载波的幅度的数字调幅信号（ASK）、用基带信号控制一个载波的频率的数字调频信号（FSK）和用基带信号控制一个载波相位的数字调相信号（PSK）。这些调制方法在通信原理课程的理论上进行详细的介绍。但是这些理论的分析都是停留在静态的理论分析上，以致学生很难较好地掌握调制原理和调制系统，采用动态的系统仿真软件Simulink对这些理论知识进行动态仿真，不仅能使学生较好地掌握调制原理，也能让学生更好地分析系统性能。
下面以2PSK调制系统为例，说明Simulink软件对通信原理课程的促进作用。2PSK是用二进制的数字基带信号“0”和“1”，分别来表示载波的初始相位“π”和“0”，而载波的幅度和频率都保持不变。2PSK调制后的信号一般表达式：[3]。式中：。调制后产生的信号波形如图1所示。
2PSK信号可以采用2种方法实现，一种是如图2所示的模拟调制法，另一种是如图3所示的相移键控法。2PSK信号的解调一般采用相干解调。
2.1 2PSK仿真模型的构建[4]本例采用2PSK的模拟调制法原理和相干解调的原理搭建仿真模型。需要说明的是，在Simulink中有专门的2PSK仿真模块。但是从教学的角度来说，根据调制原理组建模型是必要的，既可以使学生对原理理解透彻，又可以观察在调制过程中各点波形的变换。
根据2PSK调制和解调的原理图可构建出图4所示的Simulink仿真模型。其中，Uniform Random Number模块产生随机信号，Sine Wave模块产生正弦波，Signum模块产生符号信号，Scope模块是示波器，用来观察各点波形。
2.2 仿真参数的设置在2PSK调制与解调过程中，要特别注意各模块参数的设置。正弦载波的频率应高于基带信号的频率（Uniform Random Number）。在解调过程中要采用跟本地载波同频同相的相干载波进行解调，所以Sine Wave1模块的参数设置与Sine Wave模块的参数一样，当Sine Wave1模块中的Phase设置为pi时，2PSK的解调将出现“倒π现象”。这也是2PSK调制得不到广泛应用的原因之一。
2.3 仿真实验与结果从仿真模型可以得到，2PSK调制信号与解调信号的波形如图5所示。从图5可以看出，在没有噪声干扰的情况下，解调信号的波形与基带波形一致。同时还可以采用Spectrum Scope模块对各点波形进行频谱分析。
通过仿真实验，学生可以清晰地观察到2PSK调制与解调信号在各个时间点的时域图与频谱图的动态产生过程，从而进一步加深对2PSK数字调制系统的工作原理的理解，提高学生的学习主动性和积极性，达到良好的教学效果。
3 结束语
通过基于Simulink的2PSK调制与解调仿真在教学实践中的演示，笔者发现该仿真模型有很多优点，是传统理论教学的有益辅助。通信原理是一门理论性和实验性都非常强的课程，数学推导多，物理概念和物理过程不好理解。将Simulink运用到通信原理教学中，教学与实验同步进行，打破传统的教学模式，使得枯燥、抽象的理论教学与生动形象的实验有机地结合起来，取得很好的效果。该方法提高教师的教学效率，加深学生的理解，同时也增强学习兴趣，激发求知欲，激励学生自主地进行思考和探索，为培养创新思维奠定基础。
参考文献
[1]樊昌信.通信原理教程[M].第1版.北京:电子工业出版社,2004
[2]李颖,朱伯立,等.Simulink系统建模与仿真基础[M].第1版.西安:西安电子科技大学出版社,2004
[3]蒋青.于秀兰,等.通信原理[M].第2版.北京:人民邮电出版社,2008