構(gòu)建基于labview的模電虛擬實驗系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器-課程設(shè)計-資料下載頁
2025-10-29 21:02本頁面
【導(dǎo)讀】使用labview軟件制作一個模電虛擬實驗系統(tǒng)。棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復(fù)雜性，提供強大功能的同時還保證了系統(tǒng)靈活性。作為傳統(tǒng)電子技術(shù)實驗的補充，使學(xué)生初步掌握仿真軟件技術(shù)，可使實驗內(nèi)容緊密。聯(lián)系課本內(nèi)容，比較全面地概括和反映部分所學(xué)的知識點，將課堂內(nèi)容具體化。同時，利用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)對儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程、分布式控制，。一方面繼承實物實驗可操作。共享、資金投入量少等特點，從而建立一種新型的實驗教學(xué)方式，進(jìn)一步提高教學(xué)效率。戶都可以方便靈活地用鼠標(biāo)或按鍵在計算機顯示屏幕上操作虛擬儀器軟面板的各種?增減虛擬儀器系統(tǒng)的功能與規(guī)模。使虛擬儀器具有強大的生命力和競爭力。電路連接錯誤，易造成電子元器件及測試儀器的損壞。容易損壞的原因。實驗的元器件離散性大，環(huán)境變化引起的溫漂、干擾等因素會造成實驗數(shù)據(jù)的偏差。術(shù)水平也不斷提高，數(shù)量也要有所增加，這要消耗我們有限的教學(xué)經(jīng)費。5~6周：練習(xí)制作基本的VI，熟悉labview的使用。費嚴(yán)重短缺問題。
【正文】 b)一個輸入顯示圖型控件 輸出顯示型圖形控件用來顯示所產(chǎn)生的正弦波波形 執(zhí)行 controlsgraphwave graph 操作，調(diào)入圖形控件 graph。其橫軸為時間軸。應(yīng)考慮到生成的信號頻率跨度大，在 ~~10kHz范 圍內(nèi)，其周期跨度也大，在 10s~~，縱軸為電壓軸，生成信號幅值的范圍應(yīng)充滿整個顯示畫面，故選用‘ graph’顯示器。 注意，控件參數(shù)設(shè)置應(yīng)考慮到采樣頻率 fs，數(shù)字頻率 f，一個周期采樣點數(shù) n與總點數(shù) N=samples的關(guān)系： fs=nfx，故 fs 的最大值應(yīng)是被測信號頻率 fx 最大值的 n倍，且 N=n (c)兩個開關(guān)控件 執(zhí)行 controlsbuttonvertical switch操作，調(diào)入開關(guān)按鈕控件，標(biāo)記為‘復(fù)位相位’ 執(zhí)行 controlsbuttontext button操 作，調(diào)入開關(guān)按鈕控件，標(biāo)記為‘ OFF’ 如上設(shè)計的前面板如圖所示 流程圖設(shè)計 在流程圖中執(zhí)行 functionsstructureswhile loop 操作，調(diào)入 while循環(huán)結(jié)構(gòu) 執(zhí)行 functions numeric 四次，可以分別放置一個除法器，一個倒數(shù)器，及兩個常數(shù) 在流程圖中執(zhí)行 functionsanalyzesignal processingsignal generationsine 操作，可調(diào)入 sine 在流程圖中執(zhí)行 functionsclusterbundle操作，調(diào)入 bundle圖標(biāo) 在流程圖中執(zhí)行 functionstimeamp。dialogwait操作，調(diào)入時鐘圖標(biāo) 在流程圖中執(zhí)行 functionsBooleannot操作，調(diào)入 not圖標(biāo) 連線形成的虛擬正弦波發(fā)生器的流程圖如圖所示 圖 虛擬正弦波發(fā)生器前面板 注所需的數(shù)字頻率由除法器的輸出提供，該除法器完成信號頻率與采樣頻率之比的運算，同時將采樣頻率取倒數(shù)轉(zhuǎn)換為采樣間隔，給出正弦波形的采樣間隔，便于顯示。 運行檢驗 設(shè)置正弦信號 f=，初相位 =0，幅值 =，采樣頻率 =10Hz復(fù)位相位選為 TRUE，采樣點數(shù)為 100，生成的正弦波如圖所示 圖 虛擬正弦波發(fā)生器流程圖 設(shè)計舉例虛擬調(diào)制解調(diào)器 （ 1）功能要求 用該調(diào)幅波解調(diào)器可觀察調(diào)幅波，以及經(jīng)過巴特沃斯濾波器后的解調(diào)信號波形。 （ 2）調(diào)制解調(diào)原理 （ a）調(diào)幅波的數(shù)字表達(dá)式及其特性 u(t)=Emz(t)sinω 0t 式中。 Em—— 常量 w—— 高頻載波角頻率。 z(t)—— 低頻緩變信號，其上限角頻率為Ω 上式就是調(diào)幅波的一般數(shù)字表達(dá)式，它反映了低頻 緩變信號 z(t)對一高頻ω振蕩信號 sinω 0t的控制。通常 一般將控制高頻信號的緩變信號稱為調(diào)制信號，載送緩變信號的高頻ω 0振蕩信號 sinω 0t稱為載波。利用信號 z(t)來控制或改變高頻振蕩的幅值稱為調(diào)制過程。 (b) 調(diào)幅波的解調(diào) 調(diào)幅波 u(t)的幅值反映調(diào)制信號數(shù)值的變化，在調(diào)制器之后加解調(diào)器，可將被測的調(diào)制信號 z(t)與調(diào)幅波 u(t)分離，并最后提取出來。解調(diào)器由乘法器和低通濾波器組成，其原理框圖如圖所示 構(gòu)建基于 labview的模電虛擬實驗系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器 圖 解調(diào)器原理框圖 解調(diào)器中 的乘法器有兩個輸入信號，一個是待解調(diào)的調(diào)幅波 u(t) u(t)=Ez(t)*sinω 0t 式中。 E—— 比例常數(shù) 乘法器的另一個輸入信號 u(t)稱為參考信號，它應(yīng)是與載波頻率ω 0相同頻率的高頻信號，考慮到實際情況中，載波信號 sinω 0t 會有一個相位差θ，則 u(t)為： u(t)= Ur*sin(ω 0t+θ ) 于是，乘法器的輸出 y(t)為 y(t)=u(t)*sin(ω 0t+θ )= Ez(t)*sinω 0t*U*sin(ω 0t+θ ) 令 A=EUr,并根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，上式可寫為 y(t)= A z(t) sinω 0t*sin(ω 0t+θ ) = z(t)[cosθ cos(2ω 0t+θ )] = z(t)cosθ z(t)cos(2ω 0t+θ ) 當(dāng)乘法器后接的低通濾波器的截止頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于頻率 2ω 0，并大于信號 z(t)的最高頻率Ω時，上式中的頻率分量 cos(2ω 0t+θ )項將被低通濾波器大大衰減，而只有差頻信號項 z(t)cosθ輸出，于是解調(diào)器的輸出為 f(t) 為： f(t)= z(t)cosθ =kz(t) 式中， k= cosθ為比例常量，可由實際標(biāo)定得到 設(shè)計步驟 前面板設(shè)計 在上例虛擬正弦信號發(fā)生器發(fā)的基礎(chǔ)上再增加一個正弦波發(fā)生器，為兩個正弦波發(fā)生器一個做載波，一個做調(diào)制信號。 前面板設(shè)計同上例。需添加參數(shù)輸入型數(shù)字控件，用以設(shè)置低通濾波器的低截止頻率。增加三個輸出顯示型控件，分別用以顯示載波，調(diào)制波，解調(diào)波的波形，設(shè)計完畢的前面板如圖所示 圖 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器前面板 流程圖設(shè)計 在設(shè)計舉例虛擬正弦信號發(fā)生器的流程圖基礎(chǔ)上再增加一個正弦波發(fā)生器圖標(biāo)，另外執(zhí)行functionsanalyzesignal processingfilterbutterwoeth 操作，調(diào)入巴特沃斯濾波器圖標(biāo) 設(shè)計完畢的流程圖如圖所示 運行檢驗 設(shè)置低頻調(diào)制信號的頻率為 1Hz,幅值為 1V,初始相位 0,設(shè)置載波高頻信號的頻率為 10Hz,幅值為1V,初始相位為 0,設(shè)置巴特沃斯濾波器的低截止頻率為 2Hz,設(shè)置對調(diào)制和載波信號的采樣頻率均為 50Hz,采樣點數(shù)均為 200點。運行結(jié)果如圖所示 圖 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器前面板 6 結(jié)論： 事實證 明將虛擬儀器技術(shù)引入到教學(xué)實驗中是行之有效的解決方案。應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)，使我們能夠在計算機上按照自己的需求來設(shè)計實驗與儀器，方便靈活而且開發(fā)周期短。它可以提高實驗效率、降低實驗成本、增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得較好的教學(xué)效果，其具有傳統(tǒng)實驗所無可比擬的優(yōu)勢。本文設(shè)計的調(diào)制解調(diào)器正是實現(xiàn)了模電實驗的仿真。 7 致謝： 感謝本人導(dǎo)師劉皓春教授，本課題的實施尤其是剛開始的總體的設(shè)計的思路得到了劉老師極大的幫助 .感謝 ，在 LabVIEW學(xué)習(xí)的過程中幫我解決了不少問題。感謝我的父母和家庭，感謝所有在我成長過程中給予我關(guān) 懷、指引和幫助的師長、同學(xué)和朋友。 衷心地感謝大家 ! 8 參考文獻(xiàn) [1] [美 ]Robert H Bishop， LabVIEW7實用教程 ，電子工業(yè)出版社 ， 2020 [2] 王海寶 LabVIEW 虛擬儀器程序設(shè)計與應(yīng)用 西南交通大學(xué)出版社， 2020 [3 楊樂平 , 李海濤 , 楊磊， LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社， 2020] [4] 侯國屏 , 王珅 , 葉齊鑫， ，清華大學(xué)出版社， 2020 [5] 張凱 , 周陬 , 郭棟， LabVIEW虛擬儀器工程設(shè)計與開發(fā)，國防工業(yè)出版社， 2020
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