1、光电信息科学与工程专业Matlab实验指导书5Matlab程序设计实验指导书湖北工程学院实验五 matlab GUI界面设计及SIMULINK仿真一实验目的和要求1. 熟悉MATLAB GUIDE中的控件和菜单编辑。2. 熟悉Simulink的操作环境并掌握绘制系统模型的方法。3. 初步了解用matlab在信号处理中的应用。二实验设备及器材 硬件：PC机 软件：Windows 7系统，Matlab软件三实验内容及步骤1.设计一个带有三个按钮和一个坐标轴的图形用户界面，当用鼠标点击三个按钮时，分别在坐标轴内画sphere、peaks和membrane三个图形。2.用Simulink模型设计一个光
2、外差检测系统。为了便于观察，这里采用低频信号仿真，其中信号光频率为30hz， ，本振光频率为25hz， ；忽略直流项并且设光电转换系数为1。要求给出混频信号和差频信号图。原理：信号光和本振光经分光镜和可变光阑入射到检测器表面进行混频，形成相干光场，由于检测器的低通滤波效应，经检测器变换后，输出信号包含差频信号。设入射到检测器上的信号光场和本机振荡光场分别为：这里是光检测器的光电转换效率。式中第一、二项为余弦函数平方的平均值，等于1/2。第三项为和频项，频率太高，光混频器不响应，可略去，第四项为差频项，频率低得多，当差频信号(L-s)/2=C/2低于光检测器的上限截止频率时，滤去直流项，检测器就
3、有频率为C/2的光电流输出： 这样在仿真模型中光检测器就等效于一个混频器加一个低通滤波器或中心频率为C的中通滤波器。（提示：模拟滤波器Analog Filter Design在matlab的simulink库内，找到信号处理模块signal processing blockset，打开后，选择filtering项，里面有滤波器设计filter designs。对于高版本matlab则在DSP System Toolbox中。）参考模型如图：光外差检测仿真参考模型sine wave模块参数设置3.编写m文件仿真相位式激光测距的差频检相原理。原理：在相位式激光测距中，最后的相位测量一般采用差频检相
4、技术。对一高频信号进行相位测量，其误差往往比较大。所谓采用差频检相就是将高频信号变到低频信号而相位信息不变，然后对该低频信号进行测相。在频率降低后，信号的周期扩大了几十倍甚至几千、几万倍，这样的就大大提高了测相的分辨率，即提高了检相精度。差频检相的原理如图：主振信号为，发射后经2L距离返回接收机，接收到的信号为。设本振信号为，把送到基准混频器和信号混频器，分别与、混频，在混频器的输出端得到差频信号和。；用相位检测电路测出这两个混频信号和相位差。差频后得到的两个低频信号的相位差与直接测量高频调制信号的相位差是一样的，这就是混频器只变频率不变相位的原理。通常选取检相的低频频率约为几千赫到几十千赫。
5、 仿真要求：给定主振信号的频率=4MHz，本振信号的频率=3.99MHz，采样频率=20MHz。画出各信号波形，仿真计算和相位差以及混频、低通滤波后信号和相位差，并做出对比。提示：可选信号仿真参数为：；;。低通滤波部分参考代码：wn=fd/fs*2; % wn归一化截至频率，等于截至频率fc比上采样频率fs的一半 B,A = butter(n,wn,low); %计算巴特沃思滤波器的系数B、A，n为滤波器阶数，这里可取n=8 s=filtfilt(B,A,s0); % s0是原信号，s是低通滤波后的信号。求两信号相位差的函数见del_phase.m，可直接调用这个函数。 仿真后参考结果：4.如果还有时间，把上课讲的PPT上的例题自己练习，观察实验结果。四、实验要求1.预习实验原理.2.对实验内容编程或建模，上机运行,在实验报告上记录运行结果(图或曲线或数据)，不需要打印。3.写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。
