直接序列扩频通信系统毕业论文设计和仿真实现(6)

2019-05-26 16:59

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应操作。菜单栏和工具栏操作方法和其它应用程序中的操作方法相同。

5.2 Simulink仿真技术

Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统,也支持具有多种采样频率的系统。在SIMULINK环境中,利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型,然后直接进行仿真。它为用户提供了方框图进行建模的图形接口,采用这种结构画模型就像用手和纸来画一样容易。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比,具有更直观、方便、灵活的优点。SIMULINK包含有SINKS(输入方式)、SOURCE(输入源)、LINEAR(线性环节)、NONLINEAR(非线性环节)、CONNECTIONS(连接与接口)和EXTRA(其他环节)子模型库,而且每个子模型库中包含有相应的功能模块,用户也可以定制和创建用户自己的模块。

用SIMULINK创建的模型可以具有递阶结构,因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型,然后用鼠标双击其中的子系统模块,来查看其下一级的内容,以此类推,从而可以看到整个模型的细节,帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后,用户可以通过SIMULINK的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便,而命令行方式对于运行一大类仿真非常有用。采用SCOPE模块和其他的画图模块,在仿真进行的同时,就可观看到仿真结果。除此之外,用户还可以在改变参数后来迅速观看系统中发生的变化情况。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。

模型分析工具包括线性化和平衡点分析工具、MATLAB的许多工具及MATLAB的应用工具箱。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的,因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。

5.2.1 Simulink窗口环境

在MATLAB窗口工具栏中单击“

>>simulink

”图标,或在Command window窗口中键入命令:

即可启动Simulink的模块库浏览器,如图5-2所示

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图5-2 Simulink的模块库浏览器

Simulink的模块库浏览器主要用于浏览及选择模块,MATLAB为模型的搭建、仿真提供了一个专用的Simulink模型编辑窗口。执行Simulink的模块库浏览器的菜单“File”/“New”/“Model”命令,或单击工具栏上的“”图标,或采用快捷键[Ctrl+N]都可打开模型编辑窗口,如图5-3所示

图5-3 模型编辑窗口

5.2.2功能模块的连接及设置

1. 功能模块的连接

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根据仿真系统框图,用鼠标点击并移动所需功能模块到合适的位置,将鼠标移到有关功能模块的输出端(有一个向外的箭头),选中该输出端并移动鼠标到另—个功能模块的输入端(有—个向内的箭头),移动时出现虚线.到达所需输入端时,释放鼠标左键,相应的连接线出现,表示该连接已完成。重复上述连接过程,直到完成全部连接,组成仿真系统。 连接时,应注意下列几点:

1)从功能模块输出端连接到另一功能模块的输入端,也可从一个功能模块输入端反向连接到另一个功能模块的输出端;

2)一个输出端连接多个输入端时,可采用从—个功能模块输入端连接到另一个功能模块输出端的方法,或直接与该功能模块输出端的引出线连接。在连接时,可在连接线交点处按下“Shift”键,再释放鼠标左键;

3)移动连接线位置的方法是,选中连接线,在连接线的各转角处出现小方块,鼠标选中所需方块,拖动到合适位置后释放鼠标左键;

4)增加连接线转折点的方法是,选中连接线,鼠标移到所需增加转折点处,按下“Shift”键,点击鼠标左键,移动转折点到所需位置;

3)连接线的复制、粘贴和剪切等操作方法与Windows对应的操作方法相同;

2.功能模块的参数设置 使用者需设置功能模块参数后,方可进行仿真操作。不同功能模块的参数是不相同的,用鼠标双击该功能模块自动弹出相应的参数设置对话框。

图5-4 传递函数模型参数设置对话框

例如,图5-4是传递函数模型功能模块的对话框。功能模块对话框由功能模块说明和参数设置框组成。功能模块说明框用于说明该功能模块使用方法和功能;参数框用于设置该功能模块的参数。例如传递函数参数框由分子和分母多项式两个编辑框组成,在分子多项式框中,用户可输入系统模型的分子多项式,在分母多项式框中,输入系统模型的分母多项式等。设置功能模块的参数后,点击OK软键进行确认,将设置参数送仿真操作画面,并关闭对话框。

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3.仿真系统操作参数设置

在仿真操作前,应设置仿真操作的参数。包括仿真器参数和示波器参数的设置。 1) 仿真器参数设置

点击图5-3操作画面“Simulation”下拉式菜单“Simulation Parameters…”选项,弹出如图5-6所示的仿真参数设置画面。共有解算器(Solver)、工作空间输人输出(Workspace I/O)、诊断(Diagnostics)、高级属性(Advanced)和实时工作室(Real—Time Workshop)等5个页面。

图5-5 仿真器参数设置对话框

解算器页面用于设置仿真开始和终止时间,解算器类型(定步长和变步长两类)和具体的解算算法、最大最小步长和初始步长、容许误差(相对和绝对误差)、输出方式和精细因子设置等。通常,仿真操作时可根据仿真曲线设置终止时间和最大步长,以便得到较光滑的输出曲线。

工作空间输入输出页面用于将仿真操作窗口的仿真结果送(写)到MATLAB工作空间,或将数据从工作空间读到仿真操作窗口。诊断页面用于对仿真中出现的异常情况进行诊断。高级属性页面用于模型参数的在线组态和优化操作。实时工作室页面用于设置系统目标文件、暂存构成文件和构成命令,建立目录等。 2) 示波器参数设置

当采用示波器显示仿真曲线时,需对示波器参数进行设置。示波器有单踪和双踪示波器两种。单踪示被器指显示输入信号(可以有多个输入信号)与时间关系的设备,双踪示波器指显示两个输入信号之间关系的设备。

(1)单踪示波器参数设置操作 点击图5-3中已存在的示波器,弹出如图5-6所示的单踪示波器显示画面,点击画面的图标“”,弹出如图5-7所示的示波器属性对话框,分2个页面。用于设置显示坐标窗口数、显示时间范围、标记和显示频率或采样时间等。时间范围应与仿真器终止时间一致,以便最大限度显示仿真操作数据。鼠标右键点击示波器显示窗口,从弹出菜单选择“Autoscale”,或直接点击图标“”,可在响应曲线显示后自动调整纵坐标范围;从弹出的菜单选择“Save current axes settings”,或直接点击图标“”,将当前坐标轴范围的设置数据存储。此外,还有打印和对X、Y或同时放大或恢复等操作。

(2)双踪示波器参数设置操作 双踪示波器的参数即该功能模块的参数,有X和Y坐

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标的范围和采样时间设置。

图5-6 单踪示波器显示画面

图5-7 单踪示波器属性对话框

5.2.3 Simulink对通信系统的仿真

在MATLAB中,用于通信系统仿真的模块主要由两大部分构成:通用仿真模块和专用仿真模块。它们分别属于标准仿真子模块库和通信子模块库。

一个典型的Simulink模块由信源、系统及信宿等三部分组成。他们的关系如图5-8所示

信源 系统 信宿

图5-8 Simulink模型的典型结构

信源提供系统的输入信号,如常量、正弦波、方波等;系统是对仿真对象的数学抽象,比如是连续线性系统,还是非连续线性系统?对输入信号进行求和,还是对输入信号进行了一次调制?信宿是接收信号的部分,用户可以把它送到示波器中显示出来,或者保存到相应的mat文件。

通信系统仿真的基本步骤如下:

1) 建立数学模型:根据通信系统的基本原理,将整个系统简化到源系统,确定总的系统功能,并将各部分功能模块化,找出各部分之间的关系,画出系统流程框图模型。

2) 仿真系统:根据建立的模型,从SIMULINK 通信模型库(MATLAB 所提供的 Communication Toolbox SIMULINK Block Library)的各个子库中,将所需要的单元功能模块

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