基于LabVIEW的AM和FM调制

通信工程《通信仿真综合实练》研究报告

基于LabVIEW的AM和FM

调制

学生姓名：

学生学号：

指导教师：

所在学院：信息技术学院

专业班级：通信工程

中国·大庆

2012 年 5 月

目录

引言 (3)

1虚拟仪器简介 (3)

2 LabVIEW概况 (3)

3 AM和FM调制 (4)

1 AM仿真原理 (4)

2 AM仿真步骤 (4)

3 FM仿真原理 (6)

4 FM仿真步骤 (6)

4心得体会 (7)

引言

现代科技的发展日新月异。计算机技术则尤为如此。计算机强大的处理能力，使得它成为一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。在工业自动化和测试及测量领域，传统的方法有许多重复建设，显然已经不能适应时代发展的需要了。如何利用先进的计算机技术提高效率则成为该领域迫切需要解决的问题。1986年，美国NI公司（Nation Instrument）提出了虚拟仪器的概念，提出了"软件即仪器"的口号，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命。随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为未来各级实验室以及研究机构发展的方向。虚拟仪器，顾名思义，它应具有传统仪器的功能，又有别于其传统仪器。它的特点体现在其灵活性上，它能够充分利用和发挥现有计算机先进技术，使仪器的测试和测量及自动化工业的系统测试和监控变得异常方便和快捷。

1虚拟仪器简介

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要

2 LabVIEW概况

Lab VIEW（Lab oratory Virtual Instrument Eng ineering Wo rk bench 实验室虚拟仪器工程平台）是一个程序开发环境。类似于C、BASIC。但Lab VIEW的特点在于，它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。Lab VIEW还整合了与诸如满足GP IB、VXI、RS-232和RS-485以及数据采集卡等硬件通讯的全部功能。内置了便于TCP/IP、Active X等软件标准的库函数。虽然Lab VIEW是一个通用编程系统，但是它也包含为数据采集和仪器控制特

别设计的函数库和开发工具。Lab VIEW程序被称为虚拟仪器（VIs），是因为它们的外观和操作能模仿实际的仪器。由于Lab VIEW所使用的术语、图标和概念都是技术人员、科学家、工程师所熟悉的，故而即使用户没有多少编程经验，同样也能利用Lab VIEW来开发自己的应用程序。

创建虚拟仪器的过程共分三步：（1）虚拟仪器的交互式用户接口被称为前面板，因为它模仿了实际仪器的面板。前面板包含旋钮、按钮、图形和其它的控制与显示对象。通过鼠标和键盘输入数据、控制按钮，可在计算机屏幕上观看结果。（2）虚拟仪器从流程图中接收命令（用G 语言创建）。流程图是一个编程问题的图形化解决方案。流程图也是虚拟仪器的源代码。（3）一个虚拟仪器的图标和连接就象一个图形（表示某一虚拟仪器）的参数列表。这样，其它的虚拟仪器才能将数据传输给一个子仪器。图标和连接允许将此仪器作为最高级的程序，也可以作为其它程序或子程序中的子程序（子仪器）。

3 AM和FM调制

1 AM仿真原理

普通调幅式（AM）是用低频调制信号去控制高频余弦波载波的振幅，使其随调制信号波形的变化而呈线性变化。

设载波信号为：u c(t)=U cm cosw c t

单音频调制信号为：uΩ(t)=UΩm cosΩt

则调制信号的表达式为：

U am（t）=(U cm+k a UΩm cosΩt)cosw c t=U cm(1+k a UΩm cosΩt/U cm)cosw c t

=U cm(1+m a cosw c t)

式中，k a为比例常数，由调制电路确定，称为调制灵敏度；

M a=k a UΩm/U cm称为条幅系数或跳幅度，表示载波振幅受调制信号控制的强弱程度。

当m a>1时，AM信号得包络变化与调制信号不再相同，产生失真，称为过调制，所以要求0

2 AM仿真步骤

1.启动Labview8.6界面，新建一个空VI

2.在新建的前面板中创建信号波形显示图。在前面板中单击右键，在控件选板中选择图形控件→波形图，拖动到前面板即可。

3.在新建的程序面板中创建1个正弦波发生器，作为调制信号。在程序面板中单击右键，在函数选板中选择信号处理选板→波形生成→正弦波形，拖动到程序面板即可。

4.根据步骤3创建的正弦波信号，在前面板中单击右键，控件选板中选择数值控件→数值输入控件若干，分别作为调制信号等。

5.根据AM调制原理：U AM=(U cm+k a UΩm cosΩt)cosΩc t

将程序面板中的各个控件按照上述公式的顺序使用工具选板中的工具连接，连接后的程序面板如图1所示，前面板如图2所示。

图1

图2

3 FM仿真原理

频率调制是用调制信号去控制载波信号频率变化的一种信号变换方式。设载波信号为：u c(t)=U cm cos w c t

单音频调制信号为：uΩ(t)=UΩm cosΩt

则调频信号的表达式为：

U FM（t）=U cm cos{ ?[w c+k f UΩm cosΩ]}=U cm cos（w c t+k f UΩm\*sinΩt/Ω)

4 FM仿真步骤

1.启动Labview8.6界面，新建一个空VI。

2.在新建的前面板中创建2个图形显示控件，分别作为载波信号及已调后的FM 信号波形显示图。在前面板中单击右键，在控件选板中选择图形控件→波形图，拖动到前面板即可。

3.在新建的程序面板中创建2个正弦波发生器，分别作为调制信号和载波信号。在程序面板中单击右键，在函数选板中选择信号处理选板→波形生成→正弦波形，拖动到程序面板即可。

4.根据步骤3创建的正弦波信号，在前面板中单击右键，控件选板中选择数值控件→数值输入控件若干，分别作为调制信号等。

5.在程序面板中单机右键，在函数选板中选择数学控件→基本与特殊函数→三角函数→余弦控件，拖动到程序面板即可。

6.根据FM调制原理:U FM =U cm cos（w

c

t+k f UΩm/sinΩt)

= U cm cos（w

c t）cos[k f UΩm/sinΩt]- U cm sin（w

c

t）sin[k f UΩm/sinΩt]

将程序面板中的各个控件按照上述公式的顺序使用工具选板中的工具连接，连接后的程序面板如图3所示，前面板如图4所示。

图3

图4

4心得体会

本次实习遇到了很多困难，在老师和同学的帮助下我顺利的完成了这次课程。加深了对虚拟仪器的了解，能够比较熟练的运用LabVIEW软件。

脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。