基于MatlabGUI的通信原理演示系统标准设计.doc

论文题目：基于Matlab GUI通信原理演示系统设计
专 业：通信工程
学 生： 署名：
指导老师： 署名：

摘 要
通信原理是通信工程、电子信息类专业关键专业基础课程，也是很多学校通信、信息专业硕士入学考试必考科目。在传统教学和设计中，关键采取方法是手工分析和电路板试验，而该课程大部分是较为繁琐理论和推导，所以轻易使学生感到乏味和难以接收。利用Matlab/GUI为平台设计开发通信原理演示系统，克服了传统方法不足。该系统含有可视化、交互性良好、操作便捷等优点，是未来教学和设计利用趋势。
本文在介绍模拟线性调制解调、模拟信号数字化、二进制数字调制解调、和信道编码理论基础上，利用Matlab语言进行GUI编程，实现交互式实时动态演示系统设计，并对该平台进行测试及结果分析。设计出演示系统参数可变，测试结果正确，各模块间逻辑结构清楚，整体运行稳定，更有利于老师讲课讲解和学生学习了解。

【关键词】通信原理 演示系统 Matlab 图形用户界面（GUI）
【论文类型】设计型

Title：The Research and Implement of Demonstration System About Communication Theory Based on Matlab GUI
Major：Communication Engineering
Name：Duan Yi Signature：
Supervisor：Zhang Ming Signature：

ABSTRACT
Communication Theory is a communication engineering, electronic information professional foundation courses, many schools in communication and information professionals compulsory subjects of the Graduate Record Examination. In the traditional method of teaching and design, manual analysis and circuit board test are currently used, and more than that, a lot of theoretical knowledge and complicated reasoning often make the students feel confused. In order to solve these problems, we introduce a GUI system which is based on Matlab platform. It can provide more demo content and help students understand the theory more easily and intuitive. In addition, it is simple to operate, interact well and can return accurate result quickly. We all think it is the trend of development and will be widely used.
This paper we introduce some theoretical knowledge first, which include analog linear modulation and demodulation，Digitization of analog signals, Binary digital modulation and demodulation and channel coding theory ,and then we implement a simulation system based on Matlab GUI. We can provide the test parameters and system will return the result correctly. What is more the logical structure of each module is clear and the system running stable. All of that are conductive to either the teaching of teacher or studying of students.

【Key words】Communication Theory Demonstration system Matlab Graphical User Interface（GUI）
【Type of Thesis】Design

前 言
伴随中国高等教育逐步实现了大众化和产业结构深入调整，社会对人才需求也出现了多样化和层次化改变，这么反应到高等学校教学要求和定位中，肯定会带来教学内容上差异和教学方法上多样化。现代，科学技术突飞猛进，日新月异，突出各个学科特色，培养有竞争力人才已经成为各大高等院校迫切任务。怎样花较少时间让学生取得较多知识，是一个值得探讨问题。为此，寻求愈加好学习工具已成为完成这一项任务关键。
通信原理是一门介绍信息传输基础原理包含理论、技术课程。关键研究对象是通信系统。研究目标是利用尽可能小通信资源，取得尽可能高通信质量。研究方法是在系统级、模块级层次上将实际通信系统抽象成数字模型，采取数学分析和计算机模拟方法进行研究，得到系统性能和系统参数之间定量关系。在给定系统性能要求情况下，设计和优化系统参数。在系统数学模型比较复杂，用数学分析方法取得系统性能和系统参数之间定量关系有困难时候，能够采取计算机仿真方法取得这些参数之间关系，达成优化通信系统目标。
在通信原理教学和设计中，传统方法关键是手工分析和电路板试验，通信系统中全部变量相互之间是非线性关系，大部分是较为繁琐理论和推导，轻易使学生感到乏味和难以接收。实际通信系统是一个功效结构相当复杂系统，对系统做出任何改变全部可能影响到整个系统性能和稳定。使用Matlab GUI能够设计出适合教学使用更直观方便仿真系统。在通信原理课程教学中，其友好人机界面能够直观地显示出信号在通信系统中各部分波形，包含时域或频域波形，有利于学习者了解和掌握完整通信系统概念，对老师教学产生有益帮助。Matlab能够方便地进行通信系统分析和仿真，直观清楚，对于比较难了解概念和原理有很大指导作用。配合GUI能够改善现行仿真方案不足。
本文关键研究了通信原理课程交互式实时动态演示系统设计，其中包含模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制数字调制解调系统和信道编解码系统，进行了演示系统界面设计和系统测试。设计出演示系统参数可变，测试结果正确，达成了预期效果。

目 录
1 绪 论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 Matlab GUI介绍 2
1.3 本文关键内容 3
2 通信原理演示系统设计 5
2.1 演示系统主界面设计 6
2.2 模拟线性调制解调演示系统设计 8
2.2.1 模拟线性调制解调原理 8
2.2.2 设计思绪及步骤 10
2.3 模拟信号数字化演示系统设计 13
2.3.1 模拟信号数字化基础原理 14
2.3.2 抽样子系统设计 16
2.3.3 量化子系统设计 17
2.3.4 编码子系统设计 18
2.4 二进制数字调制解调演示系统设计 19
2.4.1 二进制数字调制解调原理 19
2.4.2 2ASK子系统设计 22
2.4 3 2FSK子系统设计 24
2.4.4 2PSK子系统设计 24
2.5 信道编码和解码演示系统设计 25
2.5.1 信道编码和解码基础原理 25
2.5.2 线性分组码编解码子系统设计 27
2.5.3循环码编解码子系统设计 28
2.6 本章小结 29
3 系统测试 30
3.1 模拟线性调制解调子系统测试 30
3.2 模拟信号数字化子系统测试 32
3.2.1 抽样子系统测试 32
3.2.2 量化子系统测试 34
3.2.3 编码子系统测试 34
3.3 二进制调制解调子系统测试 35
3.3.1 2ASK调制解调子系统测试 35
3.3.2 2FSK调制解调子系统测试 36
3.3.3 2PSK调制解调子系统测试 37
3.4 信道编码和解码子系统测试 38
3.4.1 线性分组码编码和解码子系统测试 38
3.4.2 循环码编码和解码子系统测试 38
3.5 本章小结 39
4 结 论 40
4.1 工作总结 40
4.2 存在问题 40
4.3 工作展望 41
致 谢 42
参考文件 43

1 绪 论
1.1 课题研究背景及意义
自十九世纪初电信技术问世以来，短短一百年多年时间里，通信技术发展可谓日新月异。从通信发展历史进程看，根据人类交流方法不一样分为三个阶段：第一阶段，大家只能经过语言、手势、烽火台等方法简单交流消息；第二阶段是伴随文字、印刷术、邮政出现，能够统计、传输更多消息；第三阶段是大家认识和开始使用电能同时，利用电信号进行复杂信息传输。今天，伴随计算机技术飞速发展，通信技术在多种工程领域，尤其是新兴高科技术产业内也取得了越来越广泛应用。通信技术领域更新和发展全部是以通信基础原理为基础，所以，作为通信行业工程技术人员，只有掌握了通信系统基础原理和基础理论，才能适应通信技术飞速发展。“通信原理”属于电子信息类各专业专业基础课程，它不仅是通信工程、电子信息工程专业学生必修课，还是相关专业硕士硕士入学考试科目之一。伴随现代通信技术发展和深入，计算机科学和技术、自动控制和光电子等专业也纷纷开设通信原理课程。“通信原理”课程包含概率和统计、随机过程、信号和系统分析、数字电路、模拟电路、通信电路等多门先修课程，含有理论性强、知识面广特点。作为一门专业基础课，通信原理是学习其它后续专业课程基础，所以学好通信原理课程含有很关键意义。
从近几年通信原理教学情况调查和学生反应来看，目前高等院校在教学方法上负面效应越来越突出：第一，通信原理课程特点是教学要求高，理论结果基础起源于复杂数学运算、推导，造成学生将大量时间用于数学运算，没有真正了解通信原理每个知识点在实际中应用。第二，教学中，以老师为主以课堂为中心，缺乏教和学互动性，没有充足调动学生主动性和主动性。老师对学生通常采取黑板式教学及题式练习，对于课程中大量信号结果没有直观表现出来，学生只能手工绘制波形图，对于复杂信号手工来绘制其波形图更显得困难。另外，因为被动学习，学生学习热情不高，缺乏结构学生知识层次、人文层次等。第三,从实际步骤来看，传统通信原理试验室验证性试验。学生进入试验室时间有限，有时试验时结果没有显示，但自己还没有时间去了解就得从试验室出来。甚至，有高校，试验器材有限，很多试验全部无法进行。传统试验要求学生完成部分软件实现算法也是基于C语言，很多学生因为C语言编程能力有限，不能有效地完成试验，难以达成教学要求。第四,新知识不停出现，教材内容偏重理论，相关理论最新应用实例不足，造成学生难以了解理论知识，使理论和实际相分离。
基于以上现实状况，我们寻求到一个处理方案，那就是结累计算机进行虚拟试验，应用Matlab软件来进行设计和研究通信原理中众多抽象概念。实践表明，学生能够在短时间学会Matlab基础知识，经过短时间学习能够很快入门，能够对其进行操作和使用。Matlab软件含有高效数值计算及符号计算功效，能够使学生摆脱复杂数学运算分析，另外，其图形处理能力，实现了编程和计算结果可视化，其功效丰富工具箱提供了大量使用方便处理工具，加上其友好界面及自然化语言，便于学生学习和掌握。用Matlab图形用户界面（GUI）设计出通信原理演示系统，将通信原理课程中较难掌握和了解关键理论和方法经过概念浏览，动态演示实例分析等方法生动地展现出来，使学生能够更透彻地了解所学知识，让学生有更多时间去思索和了解通信原理中基础概念和基础方法。可见，研究怎样利用Matlab图形用户界面设计、开发出合理通信原理演示系统，含有重大意义。
1.2 Matlab GUI介绍
Matlab是由Math Works企业于1984年推出一套高性能数值计算可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，被称为第四代计算机语言，是现在国际上最流行、应用最广泛科学和工程计算软件，含有强大计算、仿真、绘图等功效。Matlab中包含被称作工具箱各类应用问题求解工具。工具箱实际上是对Matlab进行扩展应用一系列Matlab函数（即M文件），能够用来求解各类学科问题，包含控制系统识别、神经网络、图像处理、信号处理等。伴随Matlab版本不停升级，其所含工具箱功效越来越丰富，应用范围也越来越广泛。它含有运算符丰富、程序环境高级而且简单、设计自由、可移植性好、图形功效强大、使用方便灵活、含有强大工具箱、源程序开放等优点，现被广泛应用于自动控制、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业，也是中国外高校和研究部门进行很多科学研究关键工具。现在很多大学试验室全部安装有Matlab供学习和研究之用。Matlab在科研和高校基础课教学中含有显著优势，是理工科大学生必不可少工具。
Matlab以其强大科学计算及图像生成功效著称，它同时也提供了图形用户界面设计和开发功效。GUI即图形用户界面，是Graphical User Interface简称，又称图形用户接口。它包含图形对象，如窗口、图标、菜单和文本用户界面，是用户和计算机之间交流工具。Matlab 7.X为了方便制作图形用户界面GUI，提供了一个交互式设计工具GUIDE。经过GUIDE能够很方便地设计出多种符合要求图形用户界面。用户经过一定方法如鼠标、键盘等选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或改变（比如计算、绘图等）。GUI设计既能以Matlab程序设计为主，也能以鼠标为主，利用GUIDE工具进行设计，也能够结合以上两种方法进行设计。Matlab将全部GUI支持用户控件全部集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方法设置方法，伴随版本提升，这种能力还会不停加强。GUIDE将用户保留设计好图形用户界面保留在一个FIG资源文件中，FIG文件是一个二进制文件，包含系列化图形窗口对象，全部对象属性全部是用户创建图形窗口时保留属性，该文件最关键功效是对象句柄保留。同时自动生成包含图形用户界面初始化和组件界面布局控制代码M文件，这个M文件为实现回调函数编写提供了一个参考框架。M文件包含GUI设计、控制函数及控件回调函数，关键用来控制GUI展开时多种特征。M文件基础上能够分为GUI初始化和回调函数2个部分，控件回调函数可依据用户和GUI具体交互行为分别调用。
用户界面关键性在于它极大地影响了最终用户使用，影响了计算机推广使用，甚至影响到大家工作和生活。因为开放用户界面工作量极大，加上不一样用户对界面要求不尽相同，所以，用户界面已成为计算机软件研制中最困难部分之一。目前，Internet发展异常迅猛，虚拟现实、科学计算可视化及多媒体技术等对用户界面提出了更高要求。GUI广泛流行是当今计算机技术重大成就之一，它以友好性、直观性、易懂性在软件编程上被广泛使用。
1.3 本文关键内容
本文关键研究了通信原理课程交互式实时动态演示系统设计，其中包含模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制数字调制解调系统和信道编解码系统，进行了演示系统界面设计和系统测试。全文共分四个章节。
第1章为绪论。关键介绍了课题研究背景及意义，并介绍了Matlab GUI技术。
第2章为通信原理演示系统设计。关键设计了演示系统主界面和各个子界面。子界面关键包含模拟线性调制解调系统界面、模拟信号数字化系统界面、二进制数字调制解调系统界面和信道编解码系统界面。对于每个子界面，在介绍对应通信原理知识基础上具体说明了设计过程。
第3章为系统测试。对设计出每一个界面进行测试，依据改变不一样参数时界面上所输出波形或结果，验证演示系统合理性和正确性。
第4章对全文进行总结，提出不足，对以后工作进行展望。

2 通信原理演示系统设计
基于Matlab强大功效，利用MatlabGUI工具箱能够设计和实现通信原理课程中关键内容交互式实时动态演示。通信原理内容庞杂，所包含知识面比较广，本文选择通信原理中4个知识模块进行分析和设计，分别为：模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制调制解调系统、信道编解码系统。每个知识模块又能够划分为多个小知识模块。其中，模拟线性调制解调系统包含调幅信号（AM）调制解调、载波受到抑制双边带信号（DSB）调制解调、单边带信号（SSB）调制解调。模拟信号数字化模块包含了抽样、量化、编码3个子模块。其中，量化又包含了均匀量化、非均匀量化。二进制数字调制解调系统包含了2ASK调制解调、2FSK调制解调、2PSK调制解调。信道编码和解码包含线性分组码编码解码、循环码编码解码。演示系统结构图2.1所表示。

图2.1 演示系统结构图
在进行界面设计前先介绍系统设计标准和整个GUI界面设计通常步骤。在后期设计中全部遵照该设计标准和通常步骤。因为设计要求不一样，设计出来界面也不一样。本文界面设计遵照3个标准：简单性、一致性、习惯性。
1）简单性。要求设计界面时应该努力争取简练直接清楚地表现界面功效和特点。对于可有可无功效最好删除，确保界面整齐。设计界面要直观，应多采取图形。设计界面应尽可能降低窗口数目。
2）一致性。有两层含义，一是设计界面风格要尽可能保持一致，二是新设计界面和已经有界面风格最好不一样。
3）习惯性。要求设计新界面时应该尽可能使用大家熟悉标志和符号。用户可能不了解新界面具体含义及操作方法，但它能够依靠熟悉标识符作为正确猜想，方便用户正确使用。另外还要注意界面动态性能。
在系统设计过程中每个模块GUI界面设计遵照以下步骤：
步骤一：GUI界面设计。分析界面所要求实现关键功效，明确任务，构思界面，使用Matlab图形用户界面开发环境GUI提供一系列创建用户图形界面工具，关键是经过不一样文本框、按钮等很多工具使用，将构思主界面和各个子界面制作出来。要清楚各个界面功效，确保界面布局合理美观、界面风格最好保持一致。
步骤二：回调函数设计。用户应依据设计好图形界面功效，针对各个不一样图形对象来编写能够实现该功效回调函数，确保这个图形界面能够完成所预定功效，达成直接经过界面上各个控件就能够控制数据输入，而且能够方便直观地看到预期结果。
基于以上设计标准和设计步骤，进行界面设计，设计步骤图图2.2所表示。

图2.2 系统步骤图
下面具体介绍每个功效模块设计过程。
2.1 演示系统主界面设计
依据前面所说设计步骤。用户依据自己需关键点击对应按钮，能够进入子界面。主界面“结束演示”按钮能够关闭主界面，结束演示。主界面显示将要演示4大知识模块及对应子模块，4大知识模块为模拟线性调制解调系统、模拟信号数字化系统、二进制数字调制解调系统、信道编解码系统。模拟线性调制解调系统是单独一个模块，模拟线号数字化系统包含抽样、量化、编码3个子模块，二进制数字调制解调包含2ASK、2FSK、2PSK 3个子模块，信道编解码包含线性分组码编码解码、循环码编码解码两个子模块。设计出演示系统主界面图2.3所表示。

图2.3 演示系统主界面
主界面中显示菜单栏是经过菜单编辑器设计。菜单编辑器关键用于建立菜单栏（Menu Bar）和右键菜单（Context Menus），图2.4所表示。若figure窗口Menu Bar属性为none，只显示用户设计菜单；若Menu Bar属性值为figure，用户设计菜单排列在标准菜单以后。若要在菜单选项标签某个字符上加上下划线（该字符通常见作快捷键），只需要在label字符前加上“&”。

图2.4 主界面菜单编辑器
主界面中添加了结束演示按钮，双击该按钮，会出现属性设置对话框，它对应pushbutton按钮标签Tag属性设为pushbutton2，string属性设为“结束演示”，FontSize属性设为18，FontWeight属性设为demi。要使该按钮实现结束演示功效，需要编写对应回调函数。具体操作为：在主界面编辑界面中，选中结束演示按钮，点击右键选择View Callbacks中Callback菜单选项，就能够打开GUI.fig对应m文件，这个文件是Matlab自动生成，在function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)下面添加以下两行代码：close(gcbf);quit;保留以后运行，点击该按钮就能够关闭演示系统，结束演示。
为了使主界面美观添加了图片。图片能够自由选择。添加背景其实就是将图片显示在axes中。首先我们要确保axes和图片尺寸适宜且匹配。能够调整axes尺寸来适应图片大小，图片大小是483 ×385，单位为像素。双击axes，在跳出属性查看器中将Units设置为pixels（像素），将Position属性Width和Height分别设置为483和385。然后编辑对应M文件，即在OpeningFcn函数下面添加以下代码：
backgroundImage = importdata('meitu.jpg');% 将背景图像载入Matlab
axes(handles.axes1);% 选择坐标系
image(backgroundImage);% 将图片添加到坐标系中，于是就成了背景
axis off;% 将坐标系坐标轴标签去掉
保留后，打开主界面就能够将图片显示在主界面中。
2.2 模拟线性调制解调演示系统设计
2.2.1 模拟线性调制解调原理
调制是一个将信号变换成适于信道传输装置。模拟调制针正确信源为模拟信号，常见模拟调制有调幅、调相、调频。发送端进行了调制，接收端要进行解调。在模拟线性调制中，最先应用一个幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提升传输效率，合适选择带通滤波器频率响应，能够得到多种幅度调制信号如载波受到抑制双边带调幅信号（DSB）和单边带调幅信号（SSB）。线性调制器通常模型图2.5所表示。

图2.5 线性调制器通常模型
在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱线性位移；在时域中，已调波包络和调制信号波形呈线性关系。下面简单介绍调幅信号（AM）、双边带信号（DSB）、单边带信号（SSB）调制解调原理。
1） 调幅信号（AM）调制解调原理
设模拟基带信号为外加直流，滤波器频率响应=1为全通网络，则输出为调幅（AM）信号时域和频域通常表示式为：
（2.1）
（2.2）
能够将调幅信号看成一个余弦载波加抑制载波双边带调幅信号，当>时，称为调幅信号欠调幅；反之，称为过调幅。当频带宽度远远小于载波频率时候，欠调幅信号能够用包络检波方法解调，而过调幅信号只能经过相干解调。相干解调方法图2.6。

图2.6 相干解调
2） 双边带信号（DSB）调制解调原理
在AM信号中，载波分量并不携带信息，却占据了大量发射功率，造成这部分功率浪费。假如在AM调制模型中输入基带信号没有直流分量，或将直流分量抑制掉，即可得到一个高调制效率调制方法——载波受到抑制双边带调幅信号（DSB）。载波受到抑制双边带调幅信号时域和频域通常表示式为：
（2.3）
（2.4）
DSB信号解调时必需采取相干解调，即让已调信号和当地恢复载波信号相乘并经过低通滤波器滤除高频分量，就恢复出了原始信息。
3） 单边带信号（SSB）调制解调原理
模拟基带信号经过双边带调制后，包含两个边带，即上边带、下边带。从恢复原始信号频谱角度看，只要传输双边带信号二分之一带宽就能够完全恢复出原始信号频谱。产生SSB信号最直观方法是将线性调制器滤波器设计成截止频率为理想低通或理想高通特征。SSB信号时域表示式为：
（2.5）
式中，“+”为下边带，“-”为上边带。是希尔伯特变换。若为傅氏变换，则傅氏变换为：
（2.6）
式中，为符号函数。单边带信号占用带宽只有双边带信号二分之一，在接收端采取相干解调方法对单边带信号进行解调。
2.2.2 设计思绪及步骤
1）设计思绪和要求
用GUI设计一个模拟线性调制解调系统，调制信号是振幅为1，频率为1Hz正弦波。
第一：能在同一个GUI上演示AM调制解调过程、DSB调制解调过程、SSB上边带和下边带调制解调过程。第二：设计出GUI界面由6个部分组成：调制区、解调区、参数设置区、绘图区、说明、返回。其中调制区中包含6个控件：载波信号、调制信号、AM信号、DSB信号、SSB下边带信号、SSB上边带信号。解调区包含4个控件：AM解调信号、DSB解调信号、SSB下边带解调信号、SSB上边带解调信号。第三：参数设置区包含2个可变参数：载波频率（Hz）、AM信号直流分量。当用户依据自己需求输入数值后，整个界面就会以输入参数为基准。当选择“载波信号”按钮时，能够在图轴上画出对应载波频率下载波信号时域波形和频域波形，当选择“AM信号”按钮时，能够在图轴上画出给定AM信号直流分量下AM信号时域和频域波形。同理选择“调制信号”、“DSB信号”、“SSB下边带信号”、“SSB上边带信号”、“AM解调信号”、“DSB解调信号”、“SSB下边带解调信号”、“SSB上边带解调信号”按钮时会分别在图轴上画出对应信号时域波形和频域波形。第四：此次演示过程结束后，按“退出”按钮就能退出本界面返回到主界面。添加说明部分，对演示系统添加说明，方便学习者清楚了解作者思绪。
2）设计步骤
步骤一：界面设计
根据设计思绪在GUI编辑界面中添加对应控件。添加11个按钮控件，双击第1个按钮，会出现对话框，将string属性设为“载波信号”，Tag属性设为“pushbutton1”。双击第2个按钮将string属性设为“调制信号”，Tag属性设为“pushbutton2”。双击第3个按钮将string属性设为“AM信号”，Tag属性设为“pushbutton3”。双击第4个按钮将string属性设为“DSB信号”，Tag属性设为“pushbutton4”。双击第5个按钮将string属性设为“SSB下边带信号”，Tag属性设为“pushbutton5”。双击第6个按钮将string属性设为“SSB上边带信号”，Tag属性设为“pushbutton6”。双击第7个按钮将string属性设为“AM解调信号”，Tag属性设为“pushbutton7”。双击第8个按钮将string属性设为“DSB解调信号”，Tag属性设为“pushbutton8”。双击第9个按钮将string属性设为“SSB下边带解调信号”，Tag属性设为“pushbutton9”。双击第10按钮将string属性设为“SSB上边带解调信号”，Tag属性设为“pushbutton10”。双击第11个按钮将string属性设为“返回”，Tag属性设为“pushbutton_back”。添加2个编辑框控件，将两个编辑框string属性均设为空，同时在各自正左方添加静态文本控件进行说明。
另外还添加了4个面板（Panel）控件，string属性分别为设为“调制区”、“解调区”、“说明”、“参数设置区”。将前6个按钮控件（即载波信号、调制信号、AM信号、DSB信号、SSB下边带信号、SSB上边带信号按钮控件）布局在“调制区”面板中，将第7至10个按钮控件（即AM解调信号、DSB解调信号、SSB下边带解调信号、SSB上边带解调信号按钮）布局在“解调区”面板中，将2个编辑框及对应静态文本控件布局在“参数设置区”面板中。说明面板控件中添加静态文本，string属性设为“1、调制信号是振幅为1，载波为1Hz正弦波2、解调时均采取相干解调方法3、两幅图横轴分别为t,f。解调信号有延迟。4、解调时，红色为原信号蓝色为解调信号”模拟线性调制解调系统界面图2.7所表示。

（a）模拟线性调制解调系统编辑界面 (b)模拟线性调制解调系统演示界面
图2.7 模拟线性调制解调系统界面
步骤二：回调函数设计
要实现演示效果，就要对控件回调函数进行编程。由GUI生成M文件，控制GUI并决定GUI对用户操作响应。它包含运行GUI所需全部代码。GUI自动生成M文件框架，用户在该框架下编写GUI组件回调函数。M文件由一系列子函数组成，包含主函数、Opening函数、Output函数和回调函数。其中主函数是不能够修改，不然会造成GUI界面初始化失败。用户对控件操作时候，控件对操作进行响应，所指定实施函数就是该控件回调函数。在GUI编辑界面点击能够打开界面对应M文件（MNtiaozhijietiao.m），点击M文件中就能够有选择地进入控件Callback。依据每个控件要实现功效添加代码。也能够右键单击控件，选择View Callbacks中Callback菜单项，打开对应M文件。
（1）参数设置区回调函数设计
载波频率（Hz）和AM信号直流分量是要输入参数，在M文件中找到载波频率、和AM信号直流分量文本控件对应callback，添加代码。2个文本控件添加代码类似，只是定义变量不一样，这里只对载波频率对应文本控件添加代码进行说明。即在function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)下添加代码：global fc;%定义载波频率为全局变量f 1=str2double(get(handles.edit1,'string'));%将字符串转换为double型数值fc=f1;%赋值
（2）调制区、解调区回调函数设计
调制区包含6个按钮控件。解调区包含4个按钮控件。选择任何一个按钮全部能够绘制出对应信号时域和频率波形。比如输入载波频率和AM信号直流分量后，点击“AM信号”按钮，在axes1中会绘制AM信号时域波形，在axes2中会绘制AM信号频域波形，要实现该功效就要右键单击“AM信号”，选择View Callbacks中Callback菜单项，在function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)下面添加以下代码：
axes(handles.axes1)
global fc;global A;%fc为载波频率，A为AM信号直流分量
T=5; fm=1;dt=0.001;%T为信号时长，fm是信源最高频率，dt是时间采样间隔
t=0:dt:T;
mt=cos(2*pi*fm*t);%调制信号（信源）
s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);%AM信号
plot(t,s_am);plot(t,A+mt,'r--');%画出AM信号包络，标示出源信号波形
title('AM调制信号');
axes(handles.axes2)
[f,sf3]=T2F(t,s_am);%求AM调制信号频谱
psf3=(abs(sf3).^2)/T;%求AM调制信号功率谱密度
plot(f,psf3);
axis([-2*fc,2*fc,0,max(psf3)]);title('AM调制信号频谱');
每个按钮回调函数编好以后，还要对调用子函数进行定义。如点击“AM信号”按钮，能够绘制正确波形，需要提前定义好T2F子函数。
（3） 返回按钮回调函数设计
返回按钮要实现退出本界面，返回到主界面功效，点击此按钮时候会出现图2.8所表示对话框,问询使用者是否返回界面，若选择【yes】会返回到主界面，若选择【no】则不返回。要实现此功效需要在“返回”按钮对应回调函数中需要添加以下代码：
selection = questdlg(['确定返回' get(handles.figure1,'Name') '?'],...
['返回' get(handles.figure1,'Name') '...'],...
'Yes','No','Yes');
if strcmp(selection,'No')
return;end
delete(handles.figure1)

图2.8 提问对话框
为了保持界面风格统一，全部子界面设计中“返回”按钮均采取图2.8所表示对话框形式。所添加代码相同。在后期子界面设计中，对此控件不再赘述。
2.3 模拟信号数字化演示系统设计
模拟信号数字化分3个过程：抽样、量化、编码。因为这3个知识模块包含内容不一样，界面风格也不一样，下面将分别介绍3个子模块界面设计。
2.3.1 模拟信号数字化基础原理
通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统两大类，数字通信系统因其抗噪声性能好、传输质量高、保密性好等一系列优点，已经成为当今通信发展方向和主流。然而自然界很多信息全部是模拟信号，图像、话音、电视信号、麦克风拾取话音信号等，为了能利用数字通信系统来传送模拟信号，必需对模拟信号进行数字化，即模数转换和数模转换。模数转换即抽样、量化、编码，对模拟信号时间和幅度进行离散化处理，使之变成数字信号再进行传输，在接收端要将收到数字信号进行数模转换，还原成模拟信号再传至信宿。模拟信号数字化处理，即对模拟信号幅度和时间做离散化处理，先经过抽样使模拟信号变成时间离散幅度连续信号，以后将将抽样得到时间离散幅度连续信号进行量化，使之变成时间离散且幅度也离散信号，在将其进行编码处理就所需数字信号。
1） 抽样定理
抽样是把时间上连续模拟信号变成一系列时间上离散抽样值过程。抽样定理：一个频带限制在（0，）内时间连续信号，假如以≤1/（2）秒时间间隔对它进行等间隔（均匀）抽样，则原信号将被所得到抽样值完全确定。抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号条件是≥2，为抽样频率。当抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号频谱有混叠。反之，抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号频谱无混叠。
比如，对模拟信号进行抽样，模拟信号最高频率为65Hz，2=130Hz。当抽样频率取200Hz时候，满足抽样定理，抽样不会引发信号失真。当抽样频率取100Hz时候，不满足抽样定理，从频域上，能够看到频谱发生了混叠，此时抽样会引发信号失真。
2） 量化理论
量化是利用预先要求有限个量化电平来表示模拟抽样值过程，量化又分均匀量化和非均匀量化。均匀量化是把输入信号量化范围按等间隔分割量化。均匀量化时，量化噪声平均功率只取决于量化间隔，对于均匀分布输入信号而言，输出量化