涡旋光-Matlab

基于Matlab的涡旋光干涉场计算机模拟

摘要：

涡旋光束是具有连续螺旋状相位的光束，即光束的波阵面是旋涡状的，具有奇异性，其光束的中心是一个暗核，此处的光强为零，相位无法确定。对于光学涡旋，特别是具有复杂拓扑结构的光学涡旋，可以通过计算机模拟的方法获得实验上难以准确测量干涉场分布。本文利用Matlab模拟不同拓扑荷值的涡旋光的产生，以及不同拓扑荷值涡旋光与平面光，球面光的干涉，给出了相应的干涉图样。

引言：

利用波动方程对波的传输行为进行描述时，方程的解常常具有奇点，表明波在这些地方发生了突变。当光波的相位存在无法定义的奇点且奇点处光强为零时，光波相位围绕该奇点沿垂直于传播方向呈螺旋型分布，将会形成光学涡旋。由于光学涡旋独特的相位和强度分布及新颖的拓扑特性使之可以产生较大的轨道角动量。从而在光学操控、数据存储、光学开关等方面具有巨大的潜在应用价值，因此光学涡旋在过去的十几年里成为一个活跃的研究领域。

目前，主要产生涡旋光的方法有以下几种：模式转化法、螺旋相位板法、计算全息法等。本文主要是从计算机数值模拟入手，把复杂的涡旋光产生机理以及与不同特殊光束的干涉场用图像的方法表现出来。为后续的实验验证做理论准备，以及计算全息产生涡旋光的方法提供理论方法。

2涡旋光的产生

涡旋场相位的表达是在柱坐标系r,θ,z中进行的，m为拓扑荷，z为传播距离。对于拓扑荷为m的光学涡旋，可以表示成：

Ψl r→=U r,z exp??mθexp???kz=u r→+?ν r→

?kz为相位因子，k是波数，U r,z表示振幅分布。

分析上式可以发现，涡旋场的相位分布是由光束的相位因子exp??mθ决定的，沿着光涡旋

的传播方向会形成螺旋波前的结构。并且绕涡旋中心（即奇点）运动一周，相位会改变2πm，奇点的形成是由于光线汇聚进行干涉相消最终形成暗中空的结构，此时奇点处光场的强度为零，所形成的光涡旋的位置可令上式中的实部、虚部均为零求得。在具体的函数表述中可分别令复合场振幅的实、虚部为零列方程组进而能够确定奇点的具体位置。

下图为不同拓扑和值光学的结构图：

3涡旋光与平面光的干涉

在傍轴近似下，涡旋光的电场在柱坐标系中可以表示成：

E r,Φ,z,t=A r′,z g r,z exp??mΦ′+β+2πz∕λ?ωt

其中r,z和r′,z分别是相对于光束的中心与涡旋中心的坐标，ω是角频率，t是时间，λ是波长，g r,z和A r′,z分别对应在z处xy平面内背景光束的形状与涡旋的形状，β为任意常数。我们通常考虑的情形是在初始平面z=0处，那么g r和A r′分别为背景光和涡旋光在该平面上的形状。为了简单起见通常在理论和实验中，光束的分布都采用两种形状:即高斯波形：

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

时域有限差分法的Matlab仿真

时域有限差分法的Matlab仿真 关键词: Matlab 矩形波导时域有限差分法 摘要：介绍了时域有限差分法的基本原理，并利用Matlab仿真，对矩形波导谐振腔中的电磁场作了模拟和分析。 关键词：时域有限差分法；Matlab；矩形波导；谐振腔 目前，电磁场的时域计算方法越来越引人注目。时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）法［1］作为一种主要的电磁场时域计算方法，最早是在1966年由K. S. Yee提出的。这种方法通过将Maxwell旋度方程转化为有限差分式而直接在时域求解，通过建立时间离散的递进序列，在相互交织的网格空间中交替计算电场和磁场。经过三十多年的发展，这种方法已经广泛应用到各种电磁问题的分析之中。 Matlab作为一种工程仿真工具得到了广泛应用［2］。用于时域有限差分法，可以简化编程，使研究者的研究重心放在FDTD法本身上，而不必在编程上花费过多的时间。 下面将采用FDTD法，利用Matlab仿真来分析矩形波导谐振腔的电磁场，说明了将二者结合起来的优越性。 1FDTD法基本原理 时域有限差分法的主要思想是把Maxwell方程在空间、时间上离散化，用差分方程代替一阶偏微分方程，求解差分方程组，从而得出各网格单元的场值。FDTD 空间网格单元上电场和磁场各分量的分布如图1所示。 电场和磁场被交叉放置，电场分量位于网格单元每条棱的中心，磁场分量位于网格单元每个面的中心，每个磁场（电场）分量都有4个电场（磁场）分量环绕。这样不仅保证了介质分界面上切向场分量的连续性条件得到自然满足，而且

还允许旋度方程在空间上进行中心差分运算，同时也满足了法拉第电磁感应定律和安培环路积分定律，也可以很恰当地模拟电磁波的实际传播过程。 1.1Maxwell方程的差分形式 旋度方程为： 将其标量化，并将问题空间沿3个轴向分成若干网格单元，用Δx，Δy和Δz 分别表示每个网格单元沿3个轴向的长度，用Δt表示时间步长。网格单元顶点的坐标（x，y，z）可记为： 其中：i，j，k和n为整数。 同时利用二阶精度的中心有限差分式来表示函数对空间和时间的偏导数，即可得到如下FDTD基本差分式： 由于方程式里出现了半个网格和半个时间步，为了便于编程，将上面的差分式改写成如下形式：

各种BP学习算法MATLAB仿真

3.3.2 各种BP学习算法MATLAB仿真 根据上面一节对BP神经网络的MATLAB设计，可以得出下面的通用的MATLAB程序段，由于各种BP学习算法采用了不同的学习函数，所以只需要更改学习函数即可。 MATLAB程序段如下： x=-4:0.01:4; y1=sin((1/2)*pi*x)+sin(pi*x); %trainlm函数可以选择替换 net=newff(minmax(x),[1,15,1],{'tansig','tansig','purelin'},'trainlm'); net.trainparam.epochs=2000; net.trainparam.goal=0.00001; net=train(net,x,y1); y2=sim(net,x); err=y2-y1; res=norm(err); %暂停，按任意键继续 Pause %绘图，原图（蓝色光滑线）和仿真效果图（红色+号点线） plot(x,y1); hold on plot(x,y2,'r+'); 注意：由于各种不确定因素，可能对网络训练有不同程度的影响，产生不同的效果。如图3-8。 标准BP算法（traingd）

图3-8 标准BP算法的训练过程以及结果（原图蓝色线，仿真图+号线）增加动量法(traingdm) 如图3-9。 图3-9 增加动量法的训练过程以及结果（原图蓝色线，仿真图+号线）弹性BP算法（trainrp）如图3-10 图3-10 弹性BP算法的训练过程以及结果（原图蓝色线，仿真图+号线）

动量及自适应学习速率法（traingdx）如图3-11。 图3-11 动量及自适应学习速率法的训练过程以及结果（原图蓝色线，仿真图+号线）共轭梯度法(traincgf)如图3-12。

matlab与通信仿真实验指导书(上)

《Matlab与通信仿真》实验指导书(上) 刘毓杨辉徐健和煦黄庆东吉利萍编著 通信与信息工程学院 2011-1

目录 第一章 MALTAB基础知识 (1) 1.1MATLAB基础知识 (1) 1.2MATLAB基本运算 (2) 1.3MATLAB程序设计 (7) 第二章 MATLAB计算结果可视化和确知信号分析 (13) 2.1计算结果可视化 (13) 2.2确知信号分析 (17) 第三章随机信号与数字基带仿真 (23) 3.1基本原理 (23) 3.2蒙特卡罗算法 (30) 第四章模拟调制MATLAB实现 (34) 4.1模拟调制 (34) 4.2信道加性高斯白噪声 (35) 4.3AM调制解调的MATLAB实现 (36) 第五章模拟信号的数字传输 (45) 5.1脉冲编码调制 (45) 5.2低通抽样定理 (45) 5.3均匀量化原理 (46) 5.4非均匀量化 (48) 第六章数字频带传输系统 (52) 6.1数字频带传输原理 (52) 6.2数字频带传输系统的MATLAB实现 (53) 第七章通信系统仿真综合实验 (67) 7.1基本原理 (67) 7.2实验内容 (67)

第一章 MALTAB基础知识 本章目标 ●了解MATLAB 程序设计语言的基本特点，熟悉MATLAB软件运行环境 ●掌握创建、保存、打开m文件及函数的方法 ●掌握变量等有关概念，具备初步的将一般数学问题转化为对应的计算机模型并进行处理的能力 1.1 MATLAB基础知识 1.1.1 MATLAB程序设计语言简介 MATLAB，Matrix Laboratory的缩写，是由MathWorks公司开发的一套用于科学工程计算的可视化高性能语言，具有强大的矩阵运算能力。与大家常用的Fortran和C等高级语言相比，MATLAB的语法规则更简单，更贴近人的思维方方式，被称为“草稿纸式的语言”。MATLAB软件主要由主包、仿真系统（simulink）和工具箱（toolbox）三大部分组成。 1.1.2 MATLAB界面及帮助 MATLAB基本界面如图1-1所示，命令窗口包含标题栏、菜单栏、工具栏、命令行区、状态栏、垂直和水平波动条等区域。 图1-1 MATLAB基本界面 （1）菜单栏

MATLAB实现通信系统仿真实例

补充内容：模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析，需要先对信号进行抽样（时间上的离散化），把连续数据转变为离散数据分析。抽样（时间离散化）是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律：要无失真地恢复出抽样前的信号，要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系，在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样，转变成离散信号，然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率，即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样，并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样

内点法matlab仿真doc资料

编程方式实现： 1.惩罚函数 function f=fun(x,r) f=x(1,1)^2+x(2,1)^2-r*log(x(1,1)-1); 2.步长的函数 function f=fh(x0,h,s,r) %h为步长 %s为方向 %r为惩罚因子 x1=x0+h*s; f=fun(x1,r); 3. 步长寻优函数 function h=fsearchh(x0,r,s) %利用进退法确定高低高区间，利用黄金分割法进行求解h1=0;%步长的初始点 st=0.001; %步长的步长 h2=h1+st; f1=fh(x0,h1,s,r); f2=fh(x0,h2,s,r); if f1>f2 h3=h2+st; f3=fh(x0,h3,s,r); while f2>f3 h1=h2; h2=h3; h3=h3+st; f2=f3; f3=fh(x0,h3,s,r); end else st=-st; v=h1; h1=h2; h2=v; v=f1; f1=f2; f2=v; h3=h2+st; f3=fh(x0,h3,s,r); while f2>f3 h1=h2; h2=h3; h3=h3+st; f2=f3;

f3=fh(x0,h3,s,r); end end %得到高低高的区间 a=min(h1,h3); b=max(h1,h3); %利用黄金分割点法进行求解 h1=1+0.382*(b-a); h2=1+0.618*(b-a); f1=fh(x0,h1,s,r); f2=fh(x0,h2,s,r); while abs(a-b)>0.0001 if f1>f2 a=h1; h1=h2; f1=f2; h2=a+0.618*(b-a); f2=fh(x0,h2,s,r); else b=h2; h2=h1; f2=f1; h1=a+0.382*(b-a); f1=fh(x0,h1,s,r); end end h=0.5*(a+b); 4. 迭代点的寻优函数 function f=fsearchx(x0,r,epson) x00=x0; m=length(x0); s=zeros(m,1); for i=1:m s(i)=1; h=fsearchh(x0,r,s); x1=x0+h*s; s(i)=0; x0=x1; end while norm(x1-x00)>epson x00=x1; for i=1:m s(i)=1; h=fsearchh(x0,r,s);

Matlab与通信仿真课程设计报告材料

《MATLAB与通信仿真》课程设计指导老师: 水英、汪泓 班级:07通信(1)班 学号:E07680104 :林哲妮

目录 目的和要求 (1) 实验环境 (1) 具体容及要求 (1) 实验容 题目一 (4) 题目容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 题目二 (8) 题目容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 题目三 (17) 题目容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 题目四 (33) 题目容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 心得与体会 (52)

目的和要求 通过课程设计，巩固本学期相关课程MATLAB与通信仿真所学知识的理解，增强动手能力和通信系统仿真的技能。在强调基本原理的同时，更突出设计过程的锻炼。强化学生的实践创新能力和独立进行科研工作的能力。 要求学生在熟练掌握MATLAB和simulink仿真使用的基础上，学会通信仿真系统的基本设计与调试。并结合通信原理的知识，对通信仿真系统进行性能分析。 实验环境 PC机、Matlab/Simulink 具体容及要求 基于MATLAB编程语言和SIMULINK通信模块库，研究如下问题： (1)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系； (2)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系； 分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。 (3)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰） 的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。 (4)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰） 的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。

PID控制算法的matlab仿真

PID 控制算法的matlab 仿真 PID 控制算法就是实际工业控制中应用最为广泛的控制算法,它具有控制器设计简单,控制效果好等优点。PID 控制器参数的设置就是否合适对其控制效果具有很大的影响,在本课程设计中一具有较大惯性时间常数与纯滞后的一阶惯性环节作为被控对象的模型对PID 控制算法进行研究。被控对象的传递函数如下: ()1d s f Ke G s T s τ-= + 其中各参数分别为30,630,60f d K T τ===。MATLAB 仿真框图如图1所示。 图1 2 具体内容及实现功能 2、1 PID 参数整定 PID 控制器的控制参数对其控制效果起着决定性的作用,合理设置控制参数就是取得较好的控制效果的先决条件。常用的PID 参数整定方法有理论整定法与实验整定法两类,其中常用的实验整定法由扩充临界比例度法、试凑法等。在此处选用扩充临界比例度法对PID 进行整定,其过程如下: 1) 选择采样周期 由于被控对象中含有纯滞后,且其滞后时间常数为 60d τ=,故可选择采样周期1s T =。 2) 令积分时间常数i T =∞,微分时间常数0d T =,从小到大调节比例系数K , 使得系统发生等幅震荡,记下此时的比例系数k K 与振荡周期k T 。 3) 选择控制度为 1.05Q =,按下面公式计算各参数:

0.630.490.140.014p k i k d k s k K K T T T T T T ==== 通过仿真可得在1s T =时,0.567,233k k K T ==,故可得: 0.357,114.17,32.62, 3.262p i d s K T T T ==== 0.0053.57 p s i i p d d s K T K T K T K T === = 按此组控制参数得到的系统阶跃响应曲线如图2所示。 01002003004005006007008009001000 0.20.40.60.811.21.41.6 1.8 图2 由响应曲线可知,此时系统虽然稳定,但就是暂态性能较差,超调量过大,且响应曲线不平滑。根据以下原则对控制器参数进行调整以改善系统的暂态过程: 1) 通过减小采样周期,使响应曲线平滑。 2) 减小采样周期后,通过增大积分时间常数来保证系统稳定。 3) 减小比例系数与微分时间常数,以减小系统的超调。 改变控制器参数后得到系统的阶跃响应曲线如图3所示,系统的暂态性能得到明显改善、

Matlab与通信仿真课程设计报告

《MATLAB与通信仿真》课程设计指导老师: 张水英、汪泓 班级:07通信(1)班 学号:E07680104 姓名:林哲妮

目录 目的和要求 (1) 实验环境 (1) 具体内容及要求 (1) 实验内容 题目一 (4) 题目内容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 题目二 (8) 题目内容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 题目三 (17) 题目内容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 题目四 (33) 题目内容 流程图 程序代码 仿真框图 各个参数设置 结果运行 结果分析 心得与体会 (52)

目的和要求 通过课程设计，巩固本学期相关课程MATLAB与通信仿真所学知识的理解，增强动手能力和通信系统仿真的技能。在强调基本原理的同时，更突出设计过程的锻炼。强化学生的实践创新能力和独立进行科研工作的能力。 要求学生在熟练掌握MATLAB和simulink仿真使用的基础上，学会通信仿真系统的基本设计与调试。并结合通信原理的知识，对通信仿真系统进行性能分析。 实验环境 PC机、Matlab/Simulink 具体内容及要求 基于MATLAB编程语言和SIMULINK通信模块库，研究如下问题： (1)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系； (2)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系； 分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。 (3)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰） 的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。 (4)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰） 的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。

实验一 典型环节的MATLAB仿真汇总

实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK 的使用 MATLAB 中SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB 软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK 仿真 环境下。 2．选择File 菜单下New 下的Model 命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。 3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G 实验处理：1)(1=s G SIMULINK 仿真模型

波形图为： 实验处理：2)(1=s G SIMULINK 仿真模型 波形图为： 实验结果分析：增加比例函数环节以后，系统的输出型号将输入信号成倍数放大. ② 惯性环节11)(1+= s s G 和15.01)(2+=s s G 实验处理：1 1 )(1+=s s G SIMULINK 仿真模型

波形图为： 实验处理：1 5.01 )(2+= s s G SIMULINK 仿真模型 波形图为： 实验结果分析：当1 1 )(1+= s s G 时，系统达到稳定需要时间接近5s,当

Matlab与通信仿真课程设计

实验一单边带调幅系统的建模仿真 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1.了解单边带调幅系统的工作原理 2.掌握单边带调幅系统的Matlab和Simulink建模过程 二、实验内容 1、Matlab设计一个单边带发信机、带通信道和相应的接收机，参数要 求如下。 （1）输入话音信号为一个话音信号，采样率8000Hz。话音输入后首先 进行预滤波，预滤波器是一个频率范围在[300,3400]Hz的带通滤波器。 其目的是将话音频谱限制在3400Hz以下。单边带调制的载波频率设计 为10KHz，调制输出上边带。要求观测单边带调制前后的信号功率谱。 （2）信道是一个带限高斯噪声信道，其通带频率范围是[10000, 13500]Hz。要求能够根据信噪比SNR要求加入高斯噪声。 （3）接收机采用相干解调方式。为了模拟载波频率误差对解调话音音 质的影响，设本地载波频率为9.8KHz，与发信机载波频率相差200Hz。 解调滤波器设计为300Hz到3400Hz的带通滤波器。 程序框图：

设计思想： 程序分为三部分： 一：SSB调制模块 首先从计算机中读入音频信号，作为原信号，读入完成后，对源信号进行参数采集和与滤波处理。进行与滤波之后，对信号进行希尔伯特变换，将原来的信号和载波相乘，将希尔伯特变换后的信号和载波进行希尔伯特变换后的信号相乘之后两者想减，得到SSB调制后的信号。 二：信道加噪声模块 通过信道，通过设置信道的信噪比来加入相应的噪声 三：解调模块： 将SSB调制后的信号通过信道加入噪声以后得到新的信号，并将信号和本地载波相乘进行想干解调，得到输出信号，并通过语句输出到相应的目录下。 2、用Simulink方式设计一个单边带传输系统并通过声卡输出接收机解调的结果声音。系统参数参照实例5.9，系统仿真参数设置为50KH 系统设计：

LMMSE算法信道均衡MATLAB仿真

一．信道均衡的概念 实际的基带传输系统不可能完全满足无码间串扰传输条件，因而码间串扰是不可避免的。当串扰严重时，必须对系统的传输函数 进行校正，使其达到或接近无码间串扰要求的特性。理论和实践表明，在基带系统中插入一种可调滤波器就可以补偿整个系统的幅频，和相频特性从而减小码间串扰的影响这个对系统校正的过程称为均衡，实现均衡的滤波器称为均衡器。 均衡分为频域均衡和时域均衡。频域均衡是从频率响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输条件。而时域均衡，则是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。 频域均衡在信道特性不变，且传输低速率数据时是适用的，而时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在高速数据传输中得以广泛应用。 时域均衡的实现方法有多种，但从实现的原理上看，大致可分为预置式自动均衡和自适应式自动均衡。预置式均衡是在实际传数之前先传输预先规定的测试脉冲（如重复频率很低的周期性的单脉冲波形），然后按“迫零调整原理”自动或手动调整抽头增益；自适应式均衡是在传数过程中连续测出距最佳调整值的误差电压，并据此电压去调整各抽头增益。一般地，自适应均衡不仅可以使调整精度提高，而且当信道特性随时间变化时又能有一定的自适应性，因此很受重视。这种均衡器过去实现起来比较复杂，但随着大规模、超大规模集成电路和微处理机的应用，其发展十分迅速。 二．信道均衡的应用 1.考虑如图所示的基带等效数据传输系统，发送信号k x 经过ISI 失真信道传输，叠加高斯加性噪声。 图1基带等效数据传输模型 设发送信号采用QPSK 调制，即(1)k x j =±±ISI 信道的冲击响应以向量的形式表示为h 2211[,,,]T L L L h h h --+=???。典型的ISI 信道响应向量有三种： h [0.04,0.05,0.07,0.21,0.5,0.72,0.36,0,0.21,0.03,0.07]T A =--- h [0.407,0.815,0.407]T B = h [0.227,0.46,0.6888,0.46,0.227]T C = k ω为实部与虚部独立的复高斯白噪声，其均值为零，方差为2 ωσ。 2.实现目的

matlab通信仿真课程设计

《matlab通信仿真设计》课程设计指导书 2009年11月

课程设计题目1：调幅广播系统的仿真设计 模拟幅度调制是无线电最早期的远距离传输技术。在幅度调制中，以声音信号控制高频率正弦信号的幅度，并将幅度变化的高频率正弦信号放大后通过天线发射出去，成为电磁波辐射。 波动的电信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地从天线将信号接收回来，需要天线的等效长度至少达到波长的1/4。声音转换为电信号后其波长约在15~1500km 之间，实际中不可能制造出这样长度和范围的天线进行有效信号收发。因此需要将声音这样的低频信号从低频率段搬移到较高频率段上去，以便通过较短的天线发射出去。 人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为20~20KHz 。大量实验发现，人耳对语音的频率敏感区域约为300~3400Hz ，为了节约频率带宽资源，国际标准中将电话通信的传输频带规定为300~3400Hz 。调幅广播除了传输声音以外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。一般而言，调幅广播的传输频率范围约为100~6000Hz 。 任务一：调幅广播系统的仿真。 采用接收滤波器Analog Filter Design 模块，在同一示波器上观察调幅信号在未加入噪声和加入噪声后经过滤波器后的波形。采用另外两个相同的接收滤波器模块，分别对纯信号和纯噪声滤波，利用统计模块计算输出信号功率和噪声功率，继而计算输出信噪比，用Disply 显示结果。 实例1：对中波调幅广播传输系统进行仿真，模型参数指标如下。 1.基带信号：音频，最大幅度为1。基带测试信号频率在100~6000Hz 内可调。 2.载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初相位设为0，频率为550~1605Hz 内可调。 3.接收机选频放大滤波器带宽为12KHz ，中心频率为1000kHz 。 4.在信道中加入噪声。当调制度为时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB ，要求计算信道中应该加入噪声的方差，并能够测量接收机选频滤波器实际输出信噪比。 仿真参数设计： 系统工作最高频率为调幅载波频率1605KHz ，设计仿真采样率为最高工作频率的10倍，因此取仿真步长为 8max 1 6.2310(1-1)10step t s f -==? 相应的仿真带宽为仿真采样率的一半，即 18025.7(1-2)2step W KHz t == 设基带测试正弦信号为m(t)=Acos2πFt ，载波为c(t)=cos2πf c t ，则调制度为m a 的调制输出 信号s(t)为 ()(1cos 2)cos 2(1-3)a c s t m Ft f t ππ=+ 容易求出，s(t)的平均功率为 21(1-4)24a m P =+

神经网络学习算法matlab仿真

东南大学自动化学院 智能控制概论 神经网络学习算法研究 学院： 姓名： 学号： 日期：

目录 1 任务要求叙述 ..................................................... 错误！未定义书签。 2 系统分析及设计原理 ......................................... 错误！未定义书签。 3 设计实现.............................................................. 错误！未定义书签。4仿真验证.. (6) 5 讨论与分析.......................................................... 错误！未定义书签。

一．任务要求叙述 （1）任务 (a) 运行算法，观察和分析现有学习算法的性能； clear all;close all; nu=20;pi=3.1415926; for i=1:nu p(i)=2*pi*i/nu; t(i)=0.5*(1+cos(p(i))); end minmax=[min(p(:)) max(p(:))] net = newff([ 0 7],[6 1],{'logsig' 'purelin'},'traingd');% traingd traingdm trainlm net.trainParam.epochs = 10000; net.trainParam.goal = 0.0001; net.trainParam.show=200; net.trainParam.lr=0.1; net.trainParam.mc=0.6; %0.9 default value; available for momentum net = train(net,p,t); y1 = sim(net,p); figure(2); plot(p,t,'*-',p,y1,'r--') %************** test data ****************** nu2=nu*3/2; for i=1:(nu2) p2(i)=2*pi*i/(nu2); t2(i)=0.5*(1+cos(p2(i))); end y2 = sim(net,p2); figure(3); plot(t2,'*-');hold on; plot(y2,'r'); xlabel('times');ylabel('outputs'); figure(4); plot(t2-y2); xlabel('times');ylabel('error'); (b) 为了进一步提高学习逼近效果，可以采取那些措施，调节规律如何？根据所提的每种措施，修改算法程序，给出仿真效果验证、过程以及相应的曲线图，给出适当的评述；(c) 联系、结合前向神经网络的算法样本学习、测试等过程，谈谈本人对神经网络系统的一些认识和看法。 （2）要求 提交完整的报告，包括：封面(题目、个人学号姓名等信息)、目录、任务要求叙述、系

Matlab与通信仿真实验报告册答案

1.在Command Window里面计算 （1）(358)510 ++÷?； >>(3+5+8)/5*10 ans=32 （2）sin(3)9/5 π÷； >>sin(3*pi)/sqrt(9/5) ans=2.7384e-16 （3） 123 456 789 A ?? ?? =?? ?? ?? ， 789 456 123 B ?? ?? =?? ?? ?? ，计算：,,\,/ C A B D A B A C C B =?=+； >> a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; >> b=[7 8 9;4 5 6;1 2 3]; >> c=a*b c = 18 24 30 54 69 84 90 114 138 >> d=a+b d = 8 10 12 8 10 12 8 10 12 >> e=a\c Warning: Matrix is close to singular or badly scaled. Results may be inaccurate. RCOND = 1.541976e-018. e = 34.0000 22.0000 62.0000

-50.0000 -23.0000 -100.0000 28.0000 16.0000 56.0000 >> f=c/b Warning: Matrix is singular to working precision. f = NaN NaN NaN NaN -Inf Inf NaN NaN NaN （4） 3 1.24 7.5 6.6 3.1 5.4 3.4 6.1 A ?? ?? =?? ?? ?? ，求1 ,, A A A - '；(求矩阵的行列式) >> a=[3 1.2 4;7.5 6.6 3.1;5.4 3.4 6.1]; >> a' ans = 3.0000 7.5000 5.4000 1.2000 6.6000 3.4000 4.0000 3.1000 6.1000 >> inv（c） c = 2.1555 0.4555 -1.6449 -2.1040 -0.2393 1.5013 -0.7354 -0.2698 0.7833 >> det(a) ans = 13.7880

时域有限差分法对平面TE波的MATLAB仿真

时域有限差分法对平面TE波的 MATLAB仿真 摘要 时域有限差分法是由有限差分法发展出来的数值计算方法。自1966年Yee 在其论文中首次提出时域有限差分以来，时域有限差分法在电磁研究领域得到了广泛的应用。主要有分析辐射条线、微波器件和导行波结构的研究、散射和雷达截面计算、分析周期结构、电子封装和电磁兼容的分析、核电磁脉冲的传播和散射以及在地面的反射及对电缆传输线的干扰、微光学元器件中光的传播和衍射特性等等。 由于电磁场是以场的形态存在的物质，具有独特的研究方法，采取重叠的研究方法是其重要的特点，即只有理论分析、测量、计算机模拟的结果相互佐证，才可以认为是获得了正确可信的结论。时域有限差分法就是实现直接对电磁工程问题进行计算机模拟的基本方法。在近年的研究电磁问题中，许多学者对时域脉冲源的传播和响应进行了大量的研究，主要是描述物体在瞬态电磁源作用下的理论。另外，对于物体的电特性，理论上具有几乎所有的频率成分，但实际上，只有有限的频带内的频率成分在区主要作用。 文中主要谈到了关于高斯制下完全匹配层的差分公式的问题，通过MATLAB 程序对TE波进行了仿真，模拟了高斯制下完全匹配层中磁场分量瞬态分布。得到了相应的磁场幅值效果图。 关键词：时域有限差分完全匹配层MATLAB 磁场幅值效果图

目录 摘要 (1) 目录 (3) 第一章绪论 (4) 1.1 课题背景与意义 (4) 1.2 时域有限差分法的发展与应用 (4) 2.1 Maxwell方程和Yee氏算法 (7) 2.2 FDTD的基本差分方程 (9) 2.3 时域有限差分法相关技术 (11) 2.3.1 数值稳定性问题 (11) 2.3.2 数值色散 (12) 2.3.3 离散网格的确定 (13) 2.4 吸收边界条件 (13) 2.4.1 一阶和二阶近似吸收边界条件 (14) 2.4.2 二维棱边及角顶点的处理 (17) 2.4.3 完全匹配层 (19) 2.5 FDTD计算所需时间步的估计 (23) 第三章MATLAB的仿真的程序及模拟 (25) 3.1 MATLAB程序及相应说明 (25) 3.2 出图及结果 (28) 3.2.1程序部分 (28) 3.2.2 所出的效果图 (29) 第四章结论 (31) 参考文献 (32)

PID控制算法的matlab仿真.doc

PID 控制算法的 matlab 仿真 PID 控制算法是实际工业控制中应用最为广泛的控制算法，它具有控制器设 计简单，控制效果好等优点。 PID 控制器参数的设置是否合适对其控制效果具有很 大的影响，在本课程设计中一具有较大惯性时间常数和纯滞后的一阶惯性环节作为 被控对象的模型对 PID 控制算法进行研究。被控对象的传递函数如下： G(s) Ke d s 1 T f s 其中各参数分别为 K 30, T f 630, d 60 。MATLAB仿真框图如图1所示。 -K- Kp z 30 -K- (z-1) 630s+1 Step Ki Zero-Order Transport Transfer Fcn Hold Delay Add (z-1) -K- z Kd 图 1 2具体内容及实现功能 2.1 PID 参数整定 PID 控制器的控制参数对其控制效果起着决定性的作用，合理设置控制参 数是取得较好的控制效果的先决条件。常用的 PID 参数整定方法有理论整定法和实 验整定法两类，其中常用的实验整定法由扩充临界比例度法、试凑法等。在此处选用扩充临界比例度法对 PID 进行整定，其过程如下： 1)选择采样周期由于被控对象中含有纯滞后，且其滞后时间常数为 d60 ，故可选择采样周期 T s 1。 2)令积分时间常数T i，微分时间常数T d0 ，从小到大调节比例系数K ， 使得系统发生等幅震荡，记下此时的比例系数K k和振荡周期 T k。 1 Out1 3)选择控制度为Q 1.05 ，按下面公式计算各参数：

K p 0.63K k T i 0.49T k T d 0.14T k T s 0.014T k 通过仿真可得在 T s 1时， K k 0.567, T k 233 ，故可得： K p 0.357, T i 114.17, T d 32.62,T s 3.262 K p T s 0.005 K i T i K p T d 3.57 K d T s 按此组控制参数得到的系统阶跃响应曲线如图 2 所示。 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 01002003004005006007008009001000 图 2 由响应曲线可知，此时系统虽然稳定，但是暂态性能较差，超调量过大，且响应曲线不平滑。根据以下原则对控制器参数进行调整以改善系统的暂态过程： 1)通过减小采样周期，使响应曲线平滑。 2)减小采样周期后，通过增大积分时间常数来保证系统稳定。 3)减小比例系数和微分时间常数，以减小系统的超调。 改变控制器参数后得到系统的阶跃响应曲线如图3 所示，系统的暂态性能得到明显改善 .

移动通信仿真实验MATLAB仿真

2012级移动通信仿真实验 ——1234567 通信S 班 一、实验目的： （1）通过利用语言编程学会解决移动通信中基本理论知识的实验分析和验证方法； （2）巩固和加深对移动通信基本理论知识的理解，增强分析问题、查阅资料、创新等各方面能力。 二、实验要求： （1）熟练掌握本实验涉及到的相关知识和相关概念，做到原理清晰，明了； （2）仿真程序设计合理、能够正确运行； （3）按照要求撰写实验报告（基本原理、仿真设计、仿真代码（m 文件）、仿真图形、结果分析和实验心得） 三、 实验内容： 1、分集技术在衰落信道下的误码率分析 内容要求： 1）给出不同调制方式（任选3种，4/8/16）在和衰落环境下的误码率性能比较，分析这些调制方式的优缺点； 2） 给出衰落信道下在不同合并方式（）和不同路径（1/2/3）时的性能比较，分析合并方式的优缺点； 3）给出在和衰落信道下1条径和2条径合并时理论值和蒙特卡洛仿真的比较。 3、直接扩频技术在衰落信道下的误码率分析 内容要求： 1）序列、序列和正交序列在信道下的误码率分析； 2）序列、序列和正交序列在信道下的误码率分析； 3）序列在和信道下的误码率分析； 4）序列信道下不同调制方式（4/8/16）时的误码率分析。 四、实验数据 1、基于中的误码性能研究 （ ）即双相频移键控，是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。本实验将简要介绍调制方式的特点，调制解调方法，以及在中在信道中的误码性能。 （1）调制原理 二进制相移键控（）是利用载波的相位的变换来传递信息，而振幅和频率保持不变，的时域表达式为： ) 2cos()()(Φ+=t f t g A t u c T m π = Φn 0（发送“0”时）或1（发送“1”时） 改写之后为 t f t g A t u c T m π2cos )()(=或 t f t g A c T π2cos )(-

matlab与通信系统仿真程序及图

实验一 2：for i=1:50,j=1:50; A(i,j)=i+j-1; end C=flipud(A),B=fliplr(A),A(1:10,1:10)=zeros;D=A 3：clear; a=255*rand(50);disp(a), a(find(a<128))=0; a(find(a>128))=255; w=a; disp(w) 实验二： 1：（1） clear;n=0:23; N=12; y1=sin(2*4*pi*n/N);y2=sin(2*5*pi*n/N);y3=sin(2*7*pi*n/N);y4=sin(2*10*pi*n/N); plot(n,y1,'+r-',n,y2,'-.',n,y3,'k-',n,y4,'*g-');axis([0 25 -1 2 ]);xlabel('横轴n');ylabel('纵轴y'); text(0.8,0.9,'y1');text(19.6,0.9,'y2');text(14,0.9,'y3');text(5,0.9,'y4'); title('plot tu xing');legend('y1=sin(2*4*pi*n/N)','y2=sin(2*5*pi*n/N)','y3=sin(2*7*pi*n/N)','y4=sin(2*10*pi*n/N)')（2） clear; n=0:23; N=12; y1=sin(2*4*pi*n/N);y2=sin(2*5*pi*n/N);y3=sin(2*7*pi*n/N);y4=sin(2*10*pi*n/N); stem(n,y1,'+r-');hold on; stem(n,y2,'b-');hold on; stem(n,y3,'k-');hold on; stem(n,y4,'*g-');axis([0,25,-2,4]); xlabel('横轴n');ylabel('纵轴y'); text(0.8,1.2,'y1');text(3,1.4,'y2');text(14,1.2,'y3');text(10.9,1.3,'y4'); title('n from 0 to 23');legend('y1=sin(2*4*pi*n/N)','y2=sin(2*5*pi*n/N)','y3=sin(2*7*pi*n/N)','y4=sin(2*10*pi*n/N)') 2： clear all; N=input('input N='); T=1; fs=1/T; N_sample=128; dt=1/N_sample; t=0:dt:10*T-dt; n=-N:N; Fn=(-1/2)*sinc(n/2).*exp(-j*n*pi/2); Fn(N+1)=0; ft=zeros(1,length(t)); for m=-N:N;