MATLAB在通信原理教學中的應用

摘要：通信原理是工科電子、通信類專業的基礎課，具有概念抽象、數學計算復雜、工程應用性強等特點，學生在學習過程中容易感到枯燥乏味、難以理解。本文通過典型實例設計分析為例，闡述了MATLAB虛擬仿真軟件在通信原理課堂教學中的應用。實踐結果表明，該方法使抽象的原理形象化，加深并鞏固了學生對理論知識的理解，教學效果良好。

關鍵詞：通信原理;Matlab;虛擬仿真

中圖分類號：G4? 文獻標識碼：A? 文章編號：（2020）-29-294

《通信原理》是電子信息工程、通信工程等專業重要的專業基礎課程[1]，是信息、通信類學生了解和掌握通信的基本概念、原理與技術的主要課程，也是一門理論性和實用性都很強的課程。然而，該課程理論性強、概念抽象，難于理解，傳統教與學的方式，難以調動學生的積極性，學生感覺枯燥乏味，學習效果差。為此，本課程在教學過程中引入MATLAB仿真工具，對所學的相關內容進行仿真，使學生直觀地了解經過各個環節后信號的時頻域特點，使得抽象的模型、信號“可視化”，有助于加深記憶。

1 MATLAB仿真軟件概述

MATLAB是MathWorks公司出品的科學計算軟件，將數值計算、符號計算、圖形處理、系統仿真和程序流程控制等功能集成在統一的環境中，具有與其他程序設計語言連接的應用接口[2]，功能強大、使用簡單，工具箱涵蓋范圍廣、專業性強，廣泛應用于科學研究和工程應用領域。

MATLAB中有專門用于通信系統建模仿真的通信工具箱，包括有通信理論研究、通信系統建模與仿真、通信系統性能分析等方面的絕大多數專業函數。

2 MATLAB仿真軟件在《通信原理》課程中的應用

將MATLAB仿真軟件用于《通信原理》課程的輔助教學，通過仿真演示及修改參數值等操作，讓學生觀察不同參數的變化對結果產生的影響，加深學生對相關理論知識的理解。本文通過標準幅度調制（Amplitude Modulation， AM）的仿真，說明在理論教學中如何應用仿真軟件。

2.1 AM基本原理

幅度調制是用調制信號控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規律變化的過程[3]。設調制信號為m（t），高頻載波為cosωct，則AM已調信號可表示為：

其中，A0為疊加的直流分量，且滿足m（t）max≤A0。AM調制過程如圖1所示。

AM信號的頻譜為：

2.2 MATLAB在模擬調制教學中的應用

在基于MATLAB的仿真教學中，設原始模擬信號為一分段信號，載波信號幅度為1V、頻率為200Hz，疊加的直流分量為2V，進行AM標準幅度調制。原始信號的波形和頻譜，以及已調信號的波形和頻譜如圖2所示。

通過上述仿真，可以非常方便地觀察模擬調制結果，而且僅通過部分參數的修改就可以方便地實現調制信號、載波以及調制方式的更改。不同參數仿真結果的直觀比較，易于學生對調制信號、載波、調制方式，以及調制目等基本理論知識的掌握。

3 結束語

通信原理是一門理論性、工程性較強的專業基礎課，將MATLAB仿真軟件引入到課堂教學中，有助于加深學生對理論知識的理解和掌握，提高學生學習的主動性和積極性，提升課堂教學效果。

參考文獻

[1] 黃琳，曹杉杉，熊旭輝.基于matlab的通信原理實驗課程設計[J].湖北師范大學學報（自然科學版），2017.37（3）：94-98.

[2] 劉衛國. MATLAB程序設計與應用[M].高等教育出版社，第3版，2017.8.

[3] 樊昌信，曹麗娜. 通信原理[M].國防工業出版社，第7版，2017.1.

作者簡介：蔡睿妍（1979.12），女，漢族，黑龍江林甸縣人，工作單位：大連大學，研究生，副教授研究方向 ：衛星通信