基于LabVIEW的频移键控调制解调系统仿真设计
基于LabVIEW的信号与系统虚拟实验的开发与设计
基于LabVIEW的信号与系统虚拟实验的开发与设计一、实验目的1.熟悉信号的幅值调制与解调原理。
2.了解信号调制与解调中频谱的变换，加深对调制与解调的明白得。
3.设计一个简单的多路通信系统。
4.熟悉LabVIEW软件的开发过程。
二、实验原理在通信和操纵系统中，为了能在一个信道中同时传输多路信号而不致相互干扰，在受信端又必须把各路信号分离出来，就必须采纳调制与解调技术。
假如不进行调制而是把被传送的信号直截了当辐射出去，那么有可能多路信号的频率相同，当它们混在一起的时候，最后就无法选择所需要的信号。
调制作用的实质是把各种信号的频谱搬移，使它们互不重叠地占据不同的频率范畴，也即信号分别托附于不同频率的载波上，最后就能够分离出所需频率的信号，不致相互干扰。
此问题的解决为在一个信道中传输多对通话提供了依据，这确实是利用调制与解调原理实现〝多路复用〞。
1. 调制系统原理调制系统的时域数学模型可用一个乘法器表示，如图1〔a〕，其中f〔t〕为调制信号即传输信号。
c〔t〕= cosω0t为载波信号，ω为载波频率；调制器的输出信号y〔t〕= f〔t〕c〔t〕。
-ω1ω1图1〔b〕f〔ty〔t〕图1(a)〔 〕-ωωC(ω)ω图1〔c〕假设调制信号f 〔t 〕的频谱为F 〔ω〕，占据-ω1至ω1的有限频带，如图1〔b 〕，将f 〔t 〕与c 〔t 〕进行时域相乘，即得到已调信号y 〔t 〕，依照卷积定理，可知输出信号y 〔t 〕的频谱为： Y 〔ω〕= F 〔f 〔t 〕c 〔t 〕〕=π21F 〔ω〕* C 〔ω〕 其中： C 〔ω〕= π〔δ〔ω－ω0〕＋δ〔ω＋ω0〕〕为余弦信号频谱，其频谱图如图1〔c 〕所示。
因此： Y 〔ω〕= 21〔F 〔ω－ω0〕＋F 〔ω＋ω0〕〕，其频谱图2所示：由图1和图2可见，通过调制后，使原信号的频谱发生移动但其形状不变，或者说将原先的信号搬移到高频率的载波信号上以便于通过线路进行有线传输或通过发射机进行无线传输。
基于labview的数字信号的调制解调仿真实验设计
一、实验目的1、了解LabVIEW的编程与运行环境。
2、掌握LabVIEW的基本操作方法，并编写简单的程序。
3、了解数字信号的调制解调的原理。
4、利用LabVIEW进行数字信号的调制解调的仿真设计并调试。
二、实验设备清单1、微型计算机2、LabVIEW软件三、实验要求1、完成简单数字信号调制过程与解调过程。
2、载波信号要求为某个（频率自己设定）的正弦波或余弦波。
3、生成可执行文件，可以在没有该软件的环境下运行。
4、人机界面良好。
5、所有信号均采用LabVIEW仿真产生。
四、实验原理2ASK调制解调工作原理所谓的调制就是在发送端将所要传送的基带信号附加在高频信号上。
原始基带信号称为调制信号；高频信号就是作为调制信号的运载工具，称为载波信号；经过调制的高频信号称为已调波信号。
在接收端要想得到原始的基带信号，这就需要解调，解调其实就是调制的逆过程。
在信号调制中，由于正弦信号有幅值、频率、相位3 个参数，故可以对这3 个参数进行调制，分别称为调幅（Amplitude modulation ）、调频（Frequency modulation ）、调相（Phase modulation ）。
本次实验以调幅为例。
1、 2ASK 调制工作原理调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。
在2ASK 调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。
有载波输出时表示“1”，无载波输出时表示发送“0”。
2ASK 信号可表示为t t b t e c ωcos 0）（）（= （4-1）式中，c ω为载波角频率，是为单极性NRZ 矩形脉冲序列）（）（b an nT t g a t b -=∑ （4-2）其中，g (t )是持续时间为b T 的矩形脉冲，常称为门函数；n a 为二进制数字，当1=n a ，出现概率为P ；当0=n a ，出现概率为（1-P ）。
基于LabVIEW的FSK调制解调仿真设计
0, an = 1, 出现概率为P 出现概率为－ 1 P
n
1, an = 0,
出现概率为P 出现概率为－ 1 P
当 忽 略 载 波 初 相 位 ϕ n 和 θn 时 ,2FSK 信 号 的 时 域 表 达 式 为 :
图1 数字通信系统模型图
S 2FSK ( t ) = ∑ a n g ( t − nTS ) cos ω1 t + ∑ a n g ( t − nTs ) cos ω 2 t n n = s ( t ) cos ω 1 t + s ( t ) cos ω 2 t
传 统 的 模 拟 无 线 通 信 一 般 采 用 调 频 (FM) 和 调 幅 (AM) 两 种 方 式 ,它 们 已 不 能 适 应 高 速 数 据 通 信 的 要 求 。 进 入 80 年 代 后 , 数 字 无 线通信方式以其便于传输和交换、 便于存储、 处理、 抗干扰能力强 , 差 错 可 控 等 优 点 成 为 主 流 , 其 调 制 方 式 有 振 幅 键 控 (ASK) 、 移频键 控 (FSK) 和 相 移 键 控 (PSK), 其 中 以 移 频 键 控 (FSK) 以 具 有 方 法 简 单、 易于实现、 抗噪声和抗衰落性能较强以及解调不须恢复本地载 波等优点而在现代数字通信系统的低、 中速数据传输中得到广泛 的应用。 由 于 数 字 键 控 多 采 用 二 进 制 ,所 以 二 进 制 移 频 键 控 即 (2FSK) 应用最为广泛。 例如我们常见的餐厅无线点餐系统 , 其中无 线 传 输 部 分 就 使 用 FSK 的 调 制 解 调 。 下 面 对 2FSK 的 调 制 解 调 进 行 仿真。
1 数字通信系统模型
数字通信系统是利用数字信号来传输信息的通信系统。 其数 字 通 信 系 统 模 型 图 如 图 1所 示 ,这 里 的 发 送 设 备 包 括 信 源 编 码 、 信 道编码和调制三个部分。 信源编码是对模拟信号进行编码 , 得到相 应 的 数 字 信 号 ;而 信 道 编 码 则 是 对 数 字 信 号 进 行 再 次 编 码 ,使 之 具
基于LabVIEW的2PSK系统仿真
基于LabVIEW的2PSK系统仿真根据2PSK调制与解调的原理和数学模型，基于LabVIEW对2PSK系统进行仿真，通过调整载波频率、码率等参数，观察不同参数设置时，2PSK系统的仿真结果。
仿真结果表明，设计较好的实现了2PSK信号的调制和解调过程，有助于加深对2PSK系统的理解。
标签：2PSK；调制；解调；仿真Abstract：According to the principle and mathematical model of 2PSK modulation and demodulation，the 2PSK system is simulated based on LabVIEW. By adjusting the parameters of carrier frequency and code rate，the simulation results of 2PSK system with different parameters are observed. Simulation results show that the design of 2PSK signal modulation and demodulation process is better to help deepen the understanding of the 2PSK system.Keywords：2PSK；modulation；demodulation；simulation1 概述数字无线电又称数字频带传输，其任务是在两个或多个点之间，传送经过数字调制的模拟载波信号，是一种广泛应用的通信系统[1]。
系统中传送的消息信号，即调制信号为数字信号，接收端解调得到的也是数字信号。
如果需要传送的消息信号为二进制序列码元信号，这时的数字调制系统称为二进制数字调制。
类似于模拟系统的调制，数字调制是用数字信号控制载波的幅度、频率或相位。
LabVIEW与控制系统设计实现系统控制和调节
LabVIEW与控制系统设计实现系统控制和调节LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) 是国家仪器标准委员会推荐的一种基于图形化编程语言的开发环境，广泛应用于各个领域的工程与科学研究中。
LabVIEW提供了直观、易于使用的图形化编程界面，使得控制系统的设计和实现更加高效和灵活。
本文将介绍LabVIEW在控制系统设计和实现中的应用，并探讨其对系统控制和调节的作用。
一、LabVIEW在控制系统设计中的应用1. 系统建模与仿真在控制系统设计阶段，首先需要对被控对象进行建模与仿真。
LabVIEW提供了丰富的数据采集和信号处理的工具，能够方便地获取实验数据，并通过图形化界面进行数据处理与分析。
基于这些功能，控制系统的建模与仿真可以在LabVIEW平台上进行，方便快捷。
2. 系统控制算法的设计与优化控制系统的性能主要取决于其中的控制算法。
LabVIEW提供了一系列的算法库和模块，涵盖了常见的控制算法，如PID控制、模糊控制、自适应控制等。
同时，LabVIEW还支持用户自定义算法的开发，方便针对不同的系统进行优化与调试。
3. 系统参数的自动调整与优化控制系统的参数调整对于系统的性能和稳定性至关重要。
LabVIEW 提供了参数自整定工具，可以实时监测和调整系统参数，降低调试的复杂性。
通过LabVIEW的优化算法，系统参数的自动调整可以更加快速和准确。
二、LabVIEW在系统控制与调节中的作用1. 实时控制与数据采集LabVIEW提供了强大的实时控制功能，能够对系统进行实时监控和控制。
通过与硬件的连接，LabVIEW可以获取实时数据，实现对系统参数的实时调整，并对系统运行状况进行实时监测。
这为系统的控制和调节提供了良好的基础。
2. 界面友好的人机交互LabVIEW的图形化界面使得系统的控制与调节更加直观和直观。
用户可以通过图形化的操作界面，实现对系统的控制参数的设置和调整，并即时查看系统响应及其相应的数据变化。
LabVIEW仿真实验之2FSK
LabVIEW仿真实验2FSK调制与解调仿真实验12346055李璇一、实验目的1、学习使用LabVIEW进行仿真实验2、学习2FSK调制与解调的原理及实现方法。
二、实验内容1、采用模拟数字键控法进行2FSK调制，观测2FSK调制信号的波形。
2、采用非相干解调法进行2FSK解调，并对各过程的波形进行观察。
三、实验原理1、2FSK调制2FSK（二进制频移键控，Frequency Shift Keying）信号是用载波频率的变化来传递数字信息，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化。
2FSK信号的产生方法主要有两种：一种采用模拟调频电路来实现；另一种采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元期间输出f0或f1两个载波之一。
2FSK调制数字键控法原理框图为便于实验观测，由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz、192KHz正弦载波信号，载波1频率是数字信号码速率的整4倍关系，载波2频率是数字信号码速率的整2倍关系，即NRZ码为“1”的一个码元对应正弦载波的4个周期，NRZ码为“0”的一个码元对应正弦载波的2个周期。
实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门，数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。
当NRZ码为高电平时，模拟开关1导通，模拟开关2截止，正弦载波1通过门1输出。
当NRZ码为低电平时，模拟开关2导通，模拟开关1截止，正弦载波2通过门2输出。
门的输出即为2FSK调制信号，如下图所示。
2、2FSK解调2FSK有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等。
采用过零检测法，其原理框图如图所示。
2FSK信号的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数可以得到关于频率的差异。
如上图所示，2FSK已调信号从“调制输入”测试点送入可重触发单稳态触发器中，“单稳1”触发器和“单稳2”触发器分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，即单稳态触发器分别检测出已调信号的0相位和π相位。
基于LabVIEW的控制系统仿真(毕业设计论文)
摘要
在控制理论教学和实验中，存在着设备短缺、教学手段单一等问题，采用虚拟控制系统实验方式可有效地解决这些问题。本文对控制系统仿真的意义与研究现状作了介绍，提出并确定了基于LabVIEW的控制系统仿真的实施方案。应用NI公司的LabVIEW 2009、控制设计工具包作为软件开发工具，实现了控制系统的建模、分析与设计这一系列过程的计算机仿真。经过编写程序和发布应用程序，最终开发出了一种交互式实验教学系统。该系统包含信号发生器、典型环节、质点－弹簧－阻尼器系统和一级倒立摆系统四个子模块，用户可进行控制系统建模、性能分析、PID设计、LQR设计等方面的研究。各个子模块运行良好，整个系统具有操作简单、界面友好和实时交互的特点；对于教学和实验的改革和创新具有一定的指导意义。
1.2
随着计算机仿真理论与技术的发展，目前各个科学与工程领域均已开展了仿真技术的研究。系统仿真是通过对系统模型的实验，研究一个存在或设计中的系统。系统仿真技术已经被公认为是一种新的实验手段，在科学与工程领域发挥着越来越重要的作用。
早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来。但随着控制理论的迅速发展，只利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之计算机领域取得了迅速的发展，于是很自然地出现了控制系统的计算机辅助设计方法。控制系统的计算机辅助设计技术的发展目前已达到了相当高的水平，并一直受到控制界的普遍重视。
(2)控制理论中典型实例选择与理论分析
选取控制理论教学和实验中常见的、典型的实例，完成其理论方面的建模、分析、设计。
(3)控制模型相应的仿真VI设计
在(2)的基础上，基于LabVIEW2009平台，使用必要的工具包完成建模、分析、设计的相应的VI设计，完成控制系统仿真的主要程序设计。
基于LabVIEW的信号调制与解调 virtual instrument
虚拟仪器专题实验————调制与解调班级：信息 83*****学号：********调制与解调一、实验目标通信系统在人、系统之间的信息传递上起着至关重要的作用。
在所有的通信系统中，源信息都要先被某一发射装置或是调制器所处理，以将它变化到在通信信道上最适合传输的形式，而在接收端又可通过适当的处理将信号给予恢复。
调制就是将一个载有信息的信号嵌入另一个信号的过程，以便于有效地传输信号。
为了简化，本实验只对幅度调制与解调进行演示。
载有信息的调制信号和某一正弦载波信号相乘就得到已调信号。
而信号时域的相乘带来的就是其在频域的频谱的搬移，即调制信号的频谱搬移到载波信号的频率上。
二、实验要求本实验要求对一个复信号（如复正弦信号），对其作幅度调制，表现出信号的频谱的翻转和搬移的确切过程。
要求包括普通AM，双边带和单边带三种幅度调制方式。
本实验的演示界面上至少应包括如下内容：1. 原始信号频率（可改变）；2. 载波频率（可改变）；3. 调制后的频谱和波形；4. 解调后的频谱和波形；三、实验说明1. 请注意频谱不对称的信号的产生方法，这是本实验唯一的难点。
2. 所编程序应该有适当的注释，包括框图窗口中的局部变量都需要注释。
每个功能块也需要说明，程序中也需要旁注。
3. 最后要形成一个详细的报告，包括VI 的设计，演示的原理，在完成的过程中所遇到的问题及解决方法和最终的心得等等。
四、实验设计及运行结果设计分析：调制实质上是实现频谱的向上搬移（故最简单的实现基于信号相乘），而解调则是与之相反（故最简单的实现仍是信号相乘），但是在搬移过程中，因为信号相乘的特性，会产生互调频谱，故要通过滤波器滤去不利频率。
具体实现如下。
1、普通AM调制1．AM调幅波的时域表达式;其中：为调幅指数，为调制信号；为载波信号；Labview设计：调制信号波形及频谱图-1 参数设置与信号波形图-2调制信号频谱图-3已调信号频谱图-4解调信号频谱图-5 AM调制程序框图2. DSB调制DSB调制波的时域表达式为：其中：为调制波为载波调制信号波形及频谱图6-DSB调制解调参数设定与时域波形图-7DSB调制解调信号频谱图图-8DSB调制解调已调信号频谱图图-9DSB调制解调解调信号频谱图图10-DSB调制解调程序框图3. SSB调制SSBSC信号产生方法：滤波法带通滤波器调制信号波形及频谱图-11 SSB调制解调图-12 SSB调制解调调制信号频谱图图-13 SSB调制解调已调信号频谱图图-14 SSB调制解调解调信号频谱图图-15 SSB调制解调程序框图五、问题分析及解决1. 在调制时，再将载波频率增加到1kHz以上时，程序容易出现问题。
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Value Engineering
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基于LabVIEW 的频移键控调制解调系统仿真设计
Simulation and Design of LabVIEW-based Frequency-shift Keying Modulation and Demodulation System
马小青MA Xiao-qing ；侯亚玲HOU Ya-ling
（西安欧亚学院信息工程学院，西安710065）
（Information &Engineering School ，
Xi'an Eurasia University ，Xi'an 710065，China ）摘要：文章以LabVIEW 软件为平台对4FSK 仿真系统进行了总体设计，并利用LabVIEW 软件平台对4FSK 的调制模块、解调模
块以及调制解调综合模块进行系统仿真。
结果表明，在LabVIEW 软件平台上可以很方便对各种通信链路、调制解调、编码解码等进行
动态系统仿真。
Abstract:The 4FSK simulation system was made overall design,taking LabVIEW software as a platform,and the modulation module,demodulation module as well as comprehensive module of modulation and demodulation of 4FSK with the use of LabVIEW software platform.The results show that it can be very convenient for a variety of communications links,modulation and demodulation,encoding and decoding to carry out dynamic system simulation in the LabVIEW software platform.
关键词：LabVIEW ；4FSK ；仿真；调制与解调Key words:LabVIEW ；4FSK ；simulation ；modulation and demodulation 中图分类号：TP29文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0203-02
0引言
数字技术的飞速发展与数字旗舰的广泛使用，使得数字信号处理在通信系统中的应用越来越重要。
现在通信系统中，由于数字信号较模拟信号的抗干扰能力强；无噪声积累传输质量好；保密性高；便于与计算机相连；通信设备便于集成化、小型化、智能化；便于差错控制等优势。
信号往往采用数字进行传输。
数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统，数字频带传输系统也叫数字调制系统，该系统对基带信号进行调制，使其频谱搬移到适合在信道上传输的频带上，其调制方式有振幅键控ASK 、频移键控FSK 和相移键控PSK ，其中频移键控FSK 以具有实现方法简单、抗噪声和抗衰落性能好而在现代通信系统的中低速数据传输中得到了广泛的应用。
例如我们常用的数字对讲机，其中无线传输部分就使用4FSK 的调制解调。
下面对4FSK 的调制解调进行仿真。
14FSK 仿真系统总体方框图（图1）
该方框图首先将输入的二进制数字信号转化为四进制基带信号，通过门电路选择出不同频率的载波，经相加器后得到4FSK 调制信号，得到的信号在加有高斯白噪声的信道中传输，然后经带通滤波器滤出某一频率的信号，再经相乘器和低通滤波，最后抽样判决得到解调后信号。
24FSK 系统仿真
2.14FSK 调制模块仿真图2、图3为4FSK 调制程序的后、前面板。
该程序是通过将输入的二进制序列转换为四进制序列，通过4个门电路判断是哪一个频率的载波通过，然后将4路信号相加得到的信号经二维数组转为一维数组的子程序后即为4FSK 的调制信号。
波形1、波形2、波形3、波形4为经过
门电路后一个周期内的信号波形，
4个门电路的输出想加——————————————————————
—作者简介：马小青（1981-），女，陕西渭南人，讲师，硕士，研究方向
为通信技术。
·203·
价值工程
得到4FSK信号。
2.24FSK解调模块仿真
图4、图5为4FSK的解调后、前面板。
接收到的4FSK 的调制信号分4路经4个带通滤波器滤出相应的频率信号，再经过相乘器和低通滤波，然后再经4个抽样判决器抽样判决后得到4个二维数组，再将二维数组转换为一维数组恢复出二进制序列。
图5中显示了4FSK调制信号波形、相乘后波形和低通滤波后波形。
波形1、波形2、波形3和波形4即为相乘后波形。
2.34FSK调制与解调模块仿真
图6、图7为4FSK调制与解调后、前面板。
调用“4FSK 调制子程序”、“信道子程序”、“4FSk解调子程序”构成4FSK调制与解调系统。
输入序列经4FSK调制子程序模块后产生调制信号，在加有高斯白噪声的信道中传输，将4FSK调制信号送入信道子程序模块，输出含噪声的4FSK 信号到达接收端后，经解调子程序模块解调，得到和输入信号相同的解调信号，从而完成信息的无误接收。
3总结
通信系统的仿真是通信理论研究和通信系统设计的重要环节，本文介绍了4FSK仿真系统的总体方框图，以LabVIEW软件为平台对4FSK调制解调进行了仿真，仿真过程完全逼真硬件过程，具有所见即所得的优点。
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