调制解调软件实验建设的研究

张松华 陆秀令

摘要 针对采用硬件开设调制解调实验的不足，提出采用Multisim、MATLAB、LabVIEW开设软件实验的方法，并给出完整的仿真实例。通过以上实例可以证明，软件实验对于调制解调的实验教学可以起到非常积极的作用。

关键词 调制解调；软件实验；Multisim；MATLAB；LabVIEW

中图分类号：G642.423文献标识码：B文章编号：1671-489X(2012)12-0124-03

Research on Software Experiment of Modulation and Demodulation//Zhang Songhua, Lu Xiuling

Abstract This paper puts forward simulation methods of software experiment with Multisim, MATLAB, LabVIEW aiming at the shortcoming of hardware experiment on the modulation and demodulation experiment teaching, and the example are discussed chiefly. The experiments testify that it is very important for the software to strengthen the experiment teaching reform of Modulation and demodulation.

Key words modulation and demodulation; software experiment; Multisim; MATLAB; LabVIEW

Authors address Electrical and Information Engineering Department, Hunan Institute of Technology, Hengyang, Hunan, China 421002

调制解调是通信系统中的重要组成部分，是通信原理教学中的重要内容，实验是教学中的一个重要环节，与理论教学起到相互促进的作用[1]。传统教学中的调制解调硬件实验，设备配置多、接线繁琐、实验过程复杂，因而准备和进行的时间长、效率低、效果差，达不到预期的实验教学目的。计算机仿真具有精度高、通用性强、重复性好、建模迅速以及成本低廉等许多优点，尤其是近年来发展了以Multisim、MATLAB、LabVIEW为代表的多种科学计算和系统仿真语言，使用起来比利用传统的C/C++语言进行仿真方便快捷得多，因此计算机仿真技术在国内学术界和科技界的迅速普及，也大大提高了科学研究的效率[2-3]。本文以Multisim、MATLAB、LabVIEW为软件平台，研究调制解调软件实验项目的仿真，通过仿真实例阐述Multisim、MATLAB、LabVIEW软件在调制解调实验中应用的可行性。

1 基于Multisim的调制解调实验

图1所示电路是基于Multisim平台实现AM-DSB调制解调的实验原理图。在此原理图中，通过开关J1可以很方便地实现AM与DSB的转换：当J1闭合时，此图可实现AM调制解调；当J1断开时，此图可实现DSB调制解调，原理和操作都十分的简单便利。下面以AM调制解调为例进行说明[4]。

将图1中各参数进行如下设置：J1闭合，V1为1 V、1 KHz，V3为2 V、100 KHz，V6为2 V、100 KHz的交流电压波形，V2为2 V直流电压波形，仿真波形如图2（a）所示。图中ma=1/2=0.5，其中波形由上至下依次为调制信号波形，AM已调波形，AM同步检波波形，解调波形。

通过改变图中V1和V2的电压幅值，可以分别得出ma=1，ma>1的AM调制解调波形如图2（b）和图2（c）所示。

从图2所示波形可以清晰地得出AM调制在不同调幅度下的波形变化，以及解调过程中信号波形的变化，使学生能够对课堂中所讲述的正常调幅，临界调幅和过调幅等概念增加感性认识，以加深理论知识的理解和掌握。

2 基于MATLAB的调制解调实验

Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它让用户把精力从编程转向模型的构造，为用户省去了许多重复的代码编写工作。基于MATLAB的AM-DSB调制和解调实验仿真框图如图3所示[5-6]。

程序框图中各信号的参数设定为：调制信号为幅值为1，频率为10 Hz的单频正弦波；载波信号为幅值为1，频率为100 Hz的单频正弦波。调制信号先通过与固定偏置信号C相加，乘以高频载波信号，完成AM调制过程，输出AM调幅信号。程序还实现了在接收端的信号解调，将AM调幅信号乘以载波信号，经过模拟低通滤波器模块，就可以解调还原出调制信号，完成整个调制与解调过程。程序中调整固定偏置信号C的大小就可实现调制度的可调形式。

分别观察在不同调制度下AM调幅信号的波形，图4分别给出程序中ma＜1（C＞1），ma=1（C=1），ma＞1（C＜1）3种情况下的AM调幅信号波形，使学生能够对课堂中所讲述的正常调幅，临界调幅和过调幅等概念增加感性认识，以加深对理论知识的理解和掌握。此外，若将C设置为0，可以实现DSB的调制与解调。

3 基于LabVIEW的调制解调实验

基于LabVIEW的AM调制和解调实验仿真前面板与程序框图如图5所示[7-8]。

前面板中分别显示了调制信号、载波信号、AM调幅信号和AM解调信号的波形。程序框图中各信号的参数设定为：调制信号为幅值为1，频率为10 Hz的单频正弦波；载波信号为幅值为1，频率为200 Hz的单频正弦波。调制信号先通过与固定偏置信号相加，乘以高频载波信号，完成AM调制过程，输出AM调幅信号。程序还实现了在接收端的信号解调，将AM调幅信号乘以载波信号，两倍后经过低通滤波器filter模块，就可以解调还原出调制信号，完成整个调制与解调过程。

为了程序能够继续运行，采用While Loop进行循环结构控制。程序中采用调制度可调的形式可以分别观察在不同调制度下AM调幅信号的波形，图6分别给出程序中ma＜1，ma=1，ma＞1三种情况下的AM调幅信号波形，使学生能够对课堂中所讲述的正常调幅、临界调幅和过调幅等概念增加感性认识，以加深对理论知识的理解和掌握。

4 结束语

本文简要介绍了基于Multisim、MATLAB、LabVIEW软件来实现调制解调实验的仿真方法，并给出完整的仿真实例。通过以上实例可以看出，将软件用于调制解调的实验教学中，不仅可以克服硬件实验的缺陷，避免设备陈旧、仪器损坏等不利因素，而且能够直观地看到信号参数的改变对实验现象的影响，加深对所学理论知识的理解，为调制解调电路的功能验证及性能分析提供一种全新的、经济可靠的方法。

参考文献

[1]张松华,何怡刚.基于LabVIEW的通信电子线路实验仿真[J].仪表技术,2009(4):47-49.

[2]严国萍,贺峰.通信电子线路实验指导书[D].武汉:华中科技大学电子与信息工程系,2003:8-11.

[3]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路[J].计算机仿真设计与分析,2008(2):23-25.

[4]杨霓清.高频电子线路实验及综合设计[M].北京:机械工业出版社,2009:184-188.

[5]徐素妍,曹坤梅.基于MATLAB语言的现代通信仿真分析[J].计算机应用,2001,21(8):62-63.

[6]徐明远,邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安:西安电子科学技术大学,2005:223-234.

[7]刘翠响,王宝珠,贾志成.LabVIEW在“高频电子线路”实验教学中的应用[J].电气电子教学学报,2006(12):89-91.

[8]于波,刘祥楼,韩建.基于LabVIEW的模拟调制实验仪的设计[J].微计算机信息,2007(5):185-186.