基于MATLAB_GUI的模拟信号调制系统设计.pdf
《基于MATLAB_GUI的模拟信号调制系统设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MATLAB_GUI的模拟信号调制系统设计.pdf(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Modeling and Simulation 建模与仿真建模与仿真,2023,12(4),3450-3463 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/mos https:/doi.org/10.12677/mos.2023.124316 文章引用文章引用:陈骏,吕军.基于 MATLAB/GUI 的模拟信号调制系统设计J.建模与仿真,2023,12(4):3450-3463.DOI:10.12677/mos.2023.124316 基于基于MATLAB/GUI的模拟信号调制系统设计的模拟信号调制系统设计
2、 陈陈 骏骏,吕吕 军军 浙江理工大学信息科学与工程学院,浙江 杭州 收稿日期:2023年4月12日;录用日期:2023年7月4日;发布日期:2023年7月12日 摘摘 要要 本文设计了一个基于本文设计了一个基于MATLAB/GUI的模拟信号调制系统,用于教学和技术开发的仿真应用。该系统包括的模拟信号调制系统,用于教学和技术开发的仿真应用。该系统包括用户登录、调制类型选择、参数设置、绘图、计算和结果输出六大功能模块。用户可以通过交互式和可用户登录、调制类型选择、参数设置、绘图、计算和结果输出六大功能模块。用户可以通过交互式和可视化的界面灵活更改参数,并实时展示对应结果,同时支持参数与结果导出实
3、现数据可追溯。本文还介视化的界面灵活更改参数,并实时展示对应结果,同时支持参数与结果导出实现数据可追溯。本文还介绍了绍了AM和和FM调制的原理与计算公式,以及调制的原理与计算公式,以及MATLAB/GUI的基本概念和应用。该系统的设计可以有效辅的基本概念和应用。该系统的设计可以有效辅助教学和技术开发,并在数据可视化方面有一定的借鉴意义。助教学和技术开发,并在数据可视化方面有一定的借鉴意义。关键词关键词 MATLAB/GUI,模拟信号调制系统,模拟信号调制系统,AM调制,调制,FM调制,数据可视化调制,数据可视化 Design of Analog Signal Modulation System
4、 Based on MATLAB/GUI Jun Chen,Jun Lv School of Information Science and Engineering,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou Zhejiang Received:Apr.12th,2023;accepted:Jul.4th,2023;published:Jul.12th,2023 Abstract In this paper,a simulation signal modulation system based on MATLAB/GUI is designed as a si-
5、mulation application for teaching and technical development.The system consists of six functional modules:user login,modulation type selection,parameter setting,plotting,calculation,and result output.Users can flexibly change parameters through an interactive and visual interface,and cor-responding
6、results are displayed in real-time.The system also supports parameter and result ex-port for data traceability.The principles and calculation formulas of AM and FM modulation,as well as the basic concepts and applications of MATLAB/GUI,are introduced in this paper.The de-sign of this system can effe
7、ctively assist in teaching and technical development,and has certain 陈骏,吕军 DOI:10.12677/mos.2023.124316 3451 建模与仿真 reference significance in data visualization.Keywords MATLAB/GUI,Simulation Signal Modulation System,AM Modulation,FM Modulation,Data Visualization Copyright 2023 by author(s)and Hans P
8、ublishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 调制与解调1是无线通信系统中的重要技术,其应用涵盖了广泛的领域,如移动通信、卫星通信、无线电广播等。随着无线通信技术的不断发展和普及,调制技术也在不断地发展和完善。目前,调制技术已经从最初的振幅调制(Amplitude Modulation,简称 AM)和频率调制(Frequency
9、Modulation,简称 FM)发展到了更高级别的调制技术,如相位调制(Phase Modulation,简称 PM)、正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,简称 QAM)等2。这些调制技术在传输带宽利用率、抗干扰能力等方面具有更好的性能,已经成为现代无线通信系统中的重要组成部分。在学术研究方面,对于调制技术的研究也十分活跃。目前,对于不同调制技术的理论研究和性能分析已经比较成熟,同时也有许多基于计算机仿真的调制系统实现3。这些研究成果为调制技术的进一步发展提供了理论和实践支持。本文基于 MATLAB/GUI 设计了一个模拟信号调制系统4,该系统可以方
10、便地调整各种参数,实时展示对应的结果,并支持参数与结果导出实现数据可追溯等,便于进行实验研究和教学使用。相比于传统的实验教学设备,该系统具有操作简便、结果可视化等优点,有助于提高实验效率和教学质量5。2.AM/FM 调制原理调制原理 2.1.AM 调制理论与计算调制理论与计算 AM 信号时域表达式为()()0cosAMcstAm tt=+(1)式(1)中,0A为外加的直流分量,mA为调制信号幅度,m为调制信号角频率,c为载波频率。若调制信号为单频信号即式(1)中()cosmmm tAt=,则 AM 信号时域表达式也可表示为 0()coscosAMmmcstAAtt=+(2)根据2f=可将信号频
11、率转换为角频率即2mmf=和2ccf=,其中mf为调制信号频率、为载波频率。对式(1)进行傅里叶变换就可以得到 AM 信号的频域表达式为()()()()()()012AMAMccccSstMMA =+(3)Open AccessOpen Access陈骏,吕军 DOI:10.12677/mos.2023.124316 3452 建模与仿真 zaide 利用 MATLAB 绘制 AM 信号的时域波形和频谱,仿真结果分别如图 1 和图 2 所示。Figure 1.Time domain waveform diagram of AM signal 图图 1.AM 信号时域波形图 Figure 2.S
12、pectrogram of AM signal 图图 2.AM 信号频谱图 基带信号幅度和直流分量的大小关系影响 AM 的包络形状。将基带信号与直流信号大小关系对 AM信号形状的影响参数定义为调幅度。AM 信号的调幅度表达式为()max00mAMm tAAA=(4)为了实现线性调幅,必须要求1AM,否则将会出现过调幅现象。为了确保信号传输的可靠性,需要控制 AM 信号的功率,并确保它在一定范围内稳定。如果 AM 信号的功率过大,可能会导致接收端的失真,而功率过小则会降低信号传输的可靠性6。AM 信号的平均功率等于 AM 信号在1 电阻上()AMst的均方值,即 AM 信号平均功率表达式为()(
13、)()()()22202222200220coscoscos2cos22AMAMcccccssAm tAtmttA m ttmtPPAttP=+=+=+=+(5)陈骏,吕军 DOI:10.12677/mos.2023.124316 3453 建模与仿真 式(5)中,202cAP=为载波功率,()22smtP=为边带功率。若调制信号为单频信号即式(5)中()cosmmm tAt=,则 AM 信号平均功率表达式也可表示为 22022mAMAAP=+(6)2.2.FM 调制理论与计算调制理论与计算 FM 信号时域表达式为()()coscosdFMccftccsAtAtkmt=+=+(7)式(7)中,
14、cA为载波幅度,c为载波角频率,fk为调频灵敏度,mA为调制信号幅度,m为调制信号角频率。若调制信号为单频信号即式(7)中()cosmmmA=,则 FM 信号时域表达式也可表示为 coscosdcossintFMccfmmfmccmmsAtkAk AAtt =+=+(8)根据2f=可将信号频率转换为角频率即2ccf=和2mmf=,其中cf为调制信号频率、mf为载波频率。利用 MATLAB 绘制 FM 信号的时域波形,仿真结果分别如图 3 所示。Figure 3.Time-domain waveform of FM signal 图图 3.FM 信号时域波形图 FM 信号的调频度决定了信号的频率
15、偏离载波频率的程度,代表着信号中所包含的信息的大小7。FM 信号的调频度表达式为 fmFMmk A=(9)为了确保信号传输的可靠性,需要控制 FM 信号的功率,并确保它在一定范围内稳定。如果 FM 信号的功率过大,可能会导致接收端的失真,而功率过小则会降低信号传输的可靠性8。FM 信号的平均功率等于 FM 信号在1 电阻上()FMst的均方值,即 FM 信号平均功率表达式为()()()()2222codscd212os 2FtMFMcffctccPAttstkmtkmA=+=+(10)陈骏,吕军 DOI:10.12677/mos.2023.124316 3454 建模与仿真 3.模拟信号调制系
16、统模拟信号调制系统 GUI 设计设计 MATLAB/GUI 是 MATLAB 提供的一种图形用户界面设计工具,它使得用户可以通过简单的操作,设计出一个美观、易用的界面。同时,MATLAB/GUI 还提供了强大的绘图和可视化功能,使用户可以通过实时可视化来观察不同调制参数对调制信号的影响,从而探索不同的调制场景,极大地促进了信号调制领域的教学和研究9。模拟信号调制系统 GUI 由用户登录、调制类型选择、参数设置、绘制图像、计算、结果输出六大功能模块组成,系统总体框架结构如图 4 所示。用户首先进入登录系统进行用户注册,用户登录后进入类型选择界面选择进行 AM 调制或 FM 调制仿真操作。随后用户
17、可以通过文本输入框、滑块等控件调节载波频率、直流分量、调制信号频率、调制信号幅度、加性噪声强度等参数,进而调节系统产生满足不同情况下的调制信号。模拟调制信号参数设置完成后,用户可通过单击“生成时域图”和“生成频谱图”按钮生成信号的时域图和频谱图。用户单击“计算”按钮系统将根据信号调制模型计算调制度和信号平均功率并显示在界面上。最后,用户可将设定的参数、绘制出的信号波形图、计算得到的调制度和信号平均功率等数据导出并保存在指定路径,便于后期的数据统计与分析。Figure 4.Structure diagram of analog signal modulation system based on
18、MATLAB/GUI 图图 4.基于 MATLAB/GUI 的模拟信号调制系统的结构图 本系统 GUI 设计流程如下:1)在 GUI 窗口中添加必要的控件,例如静态文本、可编辑文本、按钮、滑块和坐标区。如图 5 所示,陈骏,吕军 DOI:10.12677/mos.2023.124316 3455 建模与仿真 添加控件并合理布局。Figure 5.Adding GUI controls 图图 5.添加 GUI 控件 2)设置控件的属性和回调函数。每个控件都有其特定的属性,例如位置、大小、颜色等,根据需要调整每个控件的属性,如图 6 所示。此外,每个控件还具有回调函数,即当用户与该控件交互时将调用
19、的函数。例如,设置按钮控件的回调函数为 pushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles),即当用户单击按钮时将执行 pushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)函数来生成时域图。Figure 6.Sets GUI control properties 图图 6.设置 GUI 控件属性 陈骏,吕军 DOI:10.12677/mos.2023.124316 3456 建模与仿真 3)编写 GUI 回调函数。在 MATLAB 代码中编写回调函数,用于实现控件交互时的相应操作。例如,pushbutton1_
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 MATLAB_GUI 模拟 信号 调制 系统 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。