北交大通原labview实验-FM
虚拟仪器实验报告 实验一 LabVIEW中的信号分析与处理
实验一LabVIEW中的信号分析与处理一、实验目的：1、熟悉各类频谱分析VI的操作方法；2、熟悉数字滤波器的使用方法；3、熟悉谐波失真分析VI的使用方法。
二、实验原理：1、信号的频谱分析是指用独立的频率分量来表示信号；将时域信号变换到频域，以显示在时域无法观察到的信号特征，主要是信号的频率成分以及各频率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信号都是数字信号，对其进行频谱分析主要使用快速傅立叶变换(FFT)算法：·“FFT Spectrum(Mag-Phase).vi”主要用于分析波形信号的幅频特性和相频特性，其输出为单边幅频图和相频图。
·“FFT.vi”以一维数组的形式返回时间信号的快速傅里叶运算结果，其输出为双边频谱图，在使用时注意设置FFT Size为2的幂。
·“Amplitude and Phase Spectrum .vi”也输出单边频谱，主要用于对一维数组进行频谱分析，需要注意的是，需要设置其dt（输入信号的采样周期）端口的数据。
2、数字滤波器的作用是对信号进行滤波，只允许特定频率成份的信号通过。
滤波器的主要类型分为低通、高通、带通、带阻等，在使用LabVIEW中的数字滤波器时，需要正确设置滤波器的截止频率（注意区分模拟频率和数字频率）和阶数。
3、“Harmonic Distortion Analyzer .vi”用于分析输入的波形数据的谐波失真度（THD），该vi还可分析出被测波形的基波频率和各阶次谐波的电平值。
三、实验内容：(1) 时域信号的频谱分析设计一个VI，使用4个Sine Waveform.vi（正弦波形）生成频率分别为10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分别为1V、2V、3V、4V的4个正弦信号（采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点），将这4个正弦信号相加并观察其时域波形，然后使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi对这4个正弦信号相加得出的信号进行FFT频谱分析，观察其幅频和相频图，并截图保存。
通原实验报告--幅度调制实验
通信原理实验基于LabVIEW的幅度调制姓名：张哲熙学号：13212171组员：李美洁指导教师：李丞日期：2015/12/11上课时间：星期一第六大节基于LabVIEW 的幅度调制一、 实验目标在本实验中要在LabVIEW 上完成幅度调制(Amplify Modulation, AM)的演示程序。
通过实验，更好的理解AM 调制原理，并初步了解图形化的编程方法，学习LabVIEW 的操作以及基本模块的使用和调试方法，为后续实验奠定基础。
二、 实验仪器软件：LabVIEW 2012（或以上版本）硬件：无三、 基本原理及分析AM 是一种模拟线性调制方法。
频域上，已调信号频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域上，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。
AM 调制的载波信号通常是射频正弦波，作为载体来传递信源信号中的信息。
调制结果是一个双边带信号，中心是载波频率，带宽是原始信号的两倍。
已调信号的数学表达式为：()()()()()()000cos cos AM c c s t m t c t A t f t t ωθωθ==+++ （2.1） 式中，)(t m 是调制信号，其直流分量为0A ，交流分量为；)(t c 是载波信号，为角频率为c ω、初始相位为0θ的余弦信号。
从式（2.1）我们能够得出，幅度调制的已调信号就是)(t m 和)(t c 的乘积。
为了实现对载波信号幅度的线性调制，)(t m 应该包含直流分量，以保证0)(≥t m ，即()0max A t f ≤ （2.2）这样才能够保证的包络完全在时间轴上方，如图2- 所示。
图2- 1 调幅信号时域表示根据式（2.2），为避免产生“过调幅”现象而导致包络检波的严重失真，兹定义一个重要参数：10≤=A A m AM β （2.3）式中，称AM β为调幅指数，或调幅深度；m A 代表调制信号()t f 的最大幅值。
一般AM β不超过0.8。
下面对AM 调制在频域上进行分析。
基于Labview的FMA程控系统实现
基于Labview的FMA程控系统实现作者：张荣军来源：《中国科技纵横》2020年第07期摘要：广播电视类专用仪器大都比较精密且昂贵，在实际工作中，大部分测控仪器依赖进口，虽然功能强大，都是英文或德文操作界面，对于使用者提高了使用门槛，易用性普遍太差，但好在各类仪器在出厂前都考虑了扩展性，大部分厂家都设计了程控接口，本文将以市场占有率较高的FMA调制度分析仪接入遥控接口，即具体为GPIB通用数据接口与笔记本电脑相连，完成一系列功能强大的全中文自动测试，对于广播电视行业的广大技术维护工作者无疑是雪中送炭。
关键词：程控仪器;数据采集;LabVIEW;GPIB-USB中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0044-021项目所属科学技术领域随着计算机技术的普及，各种自动化测控技术也日臻完善，各种总线技术和软件技术不断交织融合，以前依靠人工操作的任务越来越多的交给了电脑去完成。
广播电视行业也不例外，各种先进的专业测试仪器也在各个发射台站发挥着重要作用，如比较常见的FMA调制度分析仪，它在中短波以及电视调频等领域有着广泛的应用，俗称三大指标测试，用FMA调制度分析仪就可以轻松完成，然而，该仪器为德国进口，全英文操作界面，操作步骤繁琐，易出错等弊端。
本设计采用较为成熟的仪器专用接口GPIB接口，通过GPIB-USB转换卡，使用工程师专用编程语言Labview，由一台笔记本电脑实现全自动一键测试与记录功能。
该系统不但具有数据实时显示、记录、存储等功能，更重要的是界面友好，操作简便，易用性极强。
本文以FMA调制度分析仪核心，结合LabVIEW开发平台，通过程控接口实现自动化测试与记录功能。
2主要内容该项目针对解决普遍使用的德国生产的FMA调制度分析仪安全使用风险高、测试应用不规范、贵重精密仪器使用效能低等突出问题，由我们创新开发的一款专用仪器测试程序，通过破解和深挖仪器SCPI协议和物理编程GPIB接口，采用LabVIEW编程语言、全中文界面，完全脱离开仪器本身，通过鼠标点击电脑应用程序界面按钮，可全自动或半自动完成一系列精准、快捷的对发射机三大指标测试和记录，简化了操作步骤，提升了智能化测试和贵重仪器安全运行等级，达到推动基层台站智能化运行维护的目的。
基于LabVIEW的通信原理虚拟实验平台的设计
Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｃ ａ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｈ ｅ ｌ ｐ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ
技【 莹
术
与
ｄ
中图分类号 ： Ｇ６ ４ ２ ． ０
文献标志码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ２ ～ ４ ９ ５ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ４ — ０ １ ２ ３ 一 Ｏ ４
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｎ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌ ａ ｂ ＶＩ ＥＷ
（ 哈 尔 滨理 工 大 学 测 控 技 术 与 通信 工 程 学 院 ，黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ８ ０ ）
摘
要： 针对“ 通信原理 ” 课 程 课 堂 教 学 中实 验 教 学 不 充 分 、 实践资源不丰富等 问题 ， 设 计了基于 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 技
术 的 虚拟 实验 平 台 。以 Ｆ Ｍ 频率调制 实验为例 ， 介 绍 了该 虚 拟实 验平 台 的 具 体设 计 过 程 与 实 现方 法 。测试 结
！
ＣＮ １ １ —２ Ｏ ３ ４ ／ Ｔ
Ｖｏ ｌ 。３ ２ Ｎｏ ． ４ Ａｐ ｔ ．２ ０ １ ５
基于 Ｌ ａ ｂ Ｖｌ Ｅ Ｗ 的 通信 原 理 虚 拟 实 验 平 台 的设 计
通信原理实验报告-LABVIEW 2.1
通信原理实验报告实验项目：实验1掌握用Labview 产主随机数的方法实验2统计随机数的概率分布密度函数及相关函数特性实验3产生m 序列信号源，验证m 序列的伪随机性以及伪随机序列的自相关函数的双值特性。
实验4模拟产生AWGN 及ISI 信道，添加到数字通信仿真系统中实验1 随机数产生及直方图统计一、实验目的(1)掌握在一般微型计算机上产主随机数的方法。
(2)统计随机数的概率分布密度函数。
二、实验内容1．用计算机产生[0，1]均匀分布的（伪）随机数。
2．由[0，1]均匀分布随机数产生其它分布的随机数，例：正态N （0，l ）分布的随机数。
3．用直方图统计随机数的分布密度。
三、实验设备微型计算机及其高级程序语言编译环境，例C++、FORTRAN 、PASCAL 等，也可以应用工程计算工具软件如MA TLAB 等。
四、实验原理1. 计算机产生均匀分布随机数在计算机算法中，为实现方便，通常使用伪随机数（序列）来代替（真）随机数。
伪随机序列是有周期性的数值序列，当其周期N 相对很大时，统计特性一定程度上逼近随机序列，故效果与（真）随机数相近。
2. 高斯分布随机数的获得实际研究当中，高斯（正态）分布是经常被使用到的数学模型，可以近似描述很多随机事件的统计特性。
，我们可以采用非线性变换法，对比较容易产生的均匀分布随机序列进行变换，（近似）得到高斯分布随机序列。
22/112cos )ln 2(R R X c π-=公式中，若R 1和R 2是[0，1]区间两个均匀分布随机变量，理论上可以证明X C 是标准正态分布（均值为0，方差为1的高斯分布）的随机变量。
3. 直方图对于一个随机变量，假如我们知道它是正态的（或其它分布形式）我们可以从随机变量的抽样估计它的均值和方差，从而得到它的分布密度函数。
预先对一个随机变量分布一无所知，要估计它的分布密度函数可借助于直方图统计方法：设有图1所示密度函数f x (x)把随机变量X 的取值量化，量化阶为2ε，例如对于以x =2为中心的量化阶内，如果ε足够小。
LabVIEW实验指导书(智能仪器)
LabVIEW系统基本编程实验指导书目录实验一LabVIEW编程环境与基本操作实验 (2)实验二LabVIEW数据类型和数据运算实验 (6)实验三LabVIEW程序结构设计实验 (9)实验一LabVIEW编程环境与基本操作实验一、实验目的1. 理解LabVIEW的运行机制，熟悉LabVIEW的编程环境；2. 掌握创建、编辑、调试VI的操作方法。
二、实验内容创建一个VI，该VI可产生指定的仿真信号（正弦波、三角波）并在图形中显示该信号，编写相关程序。
三、实验设备安装有LabVIEW的计算机，要求安装LabVIEW 8.0或以上版本。
四、实验步骤1.启动LabVIEW，选择文件菜单，单击新建VI，保存该VI。
查看前面板窗口和程序框图窗口，可以用快捷键Ctrl+E切换前面板和程序框图窗口。
前面板窗口对应的选板为控件选板，若控件选板未显示，可以单击查看菜单中的控件选板，也可在前面板窗口的空白处单击鼠标右键。
前面板上的输入控件相当于物理仪器的输入装置，为VI 的程序框图提供数据。
程序框图对应的选板为函数选板，包含用于控制前面板对象的各种VI 和结构。
按下Ctrl+H快捷键打开即时帮助窗口。
2.在函数选板的Express组中，单击选择输入->仿真信号，在程序框图空白处单击鼠标左键，即可将仿真信号控件放置到程序框图中。
在弹出的配置窗口中将信号类型设置为正弦波，频率为50，幅值为1。
选中添加噪声项，噪声类型为均匀白噪声，噪声幅值为0.2，其余选项不变，单击确定。
3.将鼠标放置在仿真信号上，然后向下拉动，直到出现噪声幅值选项为止，如下图所示。
4.在控件选板中新式组里面数值中选择旋钮控件，并将其放置在前面板上，将控件的标题改为信号幅值，同理产生一个标题为信号频率和标题为噪声幅值的旋钮控件，并将信号频率的输入范围改为0-100。
通过前面板窗口菜单栏下面的工具栏中的对齐对象和分布对象工具将控件排列对齐。
在程序框图中分别将信号幅值、信号频率、噪声幅值控件跟仿真信号控件的对应项相连。
北交大通原labview实验报告-FM
《通信系统实验》课程研究性学习手册姓名祖健文学号12211189同组成员刘少强指导教师李丞时间2014年12月一、实验任务：1、实验简介：频率调制（FM ）常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
2、实验目标：进一步学习并练习图形化编程方式；学习并运用LabVIEW 和USRP 的基本模块、使用和调试方法；在直观深入理解调频收音机的工作原理的基础上，培养将具体通信原理知识转化为编程算法的思维模式、以及图形化编程的能力，感受真实信号。
3、实验任务：实现一个频率调制的收音机，并正确接收空中的调频广播电台信号。
二、理论分析： 1、频率调制FM （Frequency Modulation ）代表频率调制，常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
本实验重新温习FM 的理论知识，并介绍其基本的实现方法。
通过一个基带信号)(t m 调节载波的数学过程分为两步。
首先，信源信号经过积分得到关于时间的函数)(t θ，再将该函数当作载波信号的相位，从而实现根据信源信号变化对载波频率进行控制的频率调制过程。
FM 发射机频率调制的框图如图1所示。
图1频率调制示意图在图1的框图中，将信源信号的积分得到一个相位和时间的方程，即：⎰+=tfc d m k t f t 0)(22)(ττππθ（1.1）式中，c f 代表载波频率，f k 代表调制指数，)(τm 代表信源信号。
调制结果是相位的调制，与在时域上载波相位的变化有关。
此过程需要一个正交调制器如下图2所示：图2相位调制在此次实验中，NI USRP-2920通过天线接收FM 信号，经模拟下变频后，再使用两个高速模拟/数字转化器和数字下变频后将信号下变频至基带I/Q 采样点，采样点通过千兆以太网接口发送至PC ，并在LabVIEW 中进行信号处理。
labview实验报告
北华航天工业学院基于labview的多功能函数信号发生器作者所在系部：电子工程系作者所在专业：电子信息工程作者所在班级：B10211作者姓名：指导教师姓名：一、引言我们这学期学习了labview的有关知识labview虚拟仪器技术软件开发平台提供了丰富的信号产生函数，通过这个软件我们设计了多功能函数信号发生器，能发生正弦、方波、三角波及常用公式波等信号。
并能够实现对信号的幅值、频率、占空比等参数进行调节设置。
二、系统设计用Labview软件设计的过程是先进行程序框图的设计，然后再设计前面板。
首先是确定我们需要的函数信号发生器一共可以产生哪些波形，然后是各个波形怎样实现和相互切换。
最后是怎样来控制波形的产生。
参考一些资料后发现我们需要解决三个方面的问题：波形选择：与我们常用的函数信号发生器相联系，根据仪器的功能，可以产生多种波形；但是我们需要的是一种波形，所以必须做好信号相互切换的功能。
因此用case条件结构是最好的选择。
我可以在case结构中添加多个条件分支。
在case结构中的条件选择端口加一个文本下拉列表，输入各个可以产生的波形，样就可以实现波形的选择了。
信号产生：产生各个波形的方法有很多。
比如用公式编写、有仿真信号生成、还有函数生成。
但是最简单的是用函数选板中的信号处理的子选板中的波形生成中的正弦波形、方波、三角波及任意公式产生的波形。
参数显示：产生的波形的各个参数要想满足我们的需求需要在程序框图添加局部变量即可。
以方波的设计为例方波波形，它一共有五个参数：频率、幅值、相位、偏移量、占空比。
其中，占空比要能调节，而且要准确的显示它的数值。
同样，把其它四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节，进而能满足我们的需要。
涉及到的波形切换，用case条件结构，充分利用它的功能，分支选择器的数据类型必须与选择器标签中的数据类型一致。
这样既可以实现正弦波，也可以切换到其它的波形。
再添加一个显示控件，调节参数的同时，也可以观测它的值。
基于LabVIEW和MATLAB混合编程的信号与系统实验教学
ISSN1672－4305 CN12－1352/N实验室科学LABORATORY SCIENCE第15卷第5期2012年10月Vol.15No.5Oct.2012基于LabVIEW和MATLAB混合编程的信号与系统实验教学范哲意，何冰松，刘志文(北京理工大学信息与电子学院，北京100081)摘要：将基于LabVIEW和MATLAB混合编程的虚拟实验技术引入信号与系统课程实验教学，提供了一种有效的实验手段。
以调制与解调实验为例，阐述了实验的过程与实现方法，并给出实验结果。
关键词：虚拟实验；信号与系统；LabVIEW；MATLAB；混合编程中图分类号：TP31文献标识码：B doi：10．3969/j．issn．1672－4305．2012．05．031Mixed programming with LabVIEW and MATLAB forexperimental teaching of signal and systemFAN Zhe－yi，HE Bing－song，LIU Zhi－wen（School of Information and Electronics，Beijing Institute of Technology，Beijing100081，China）Abstract：Virtual experiments technology based on mixed programming with LabVIEW and MATLAB is applied in the experimental teaching of signal and system．It provides an effective mode for experi-mental teaching．The process and methods of this teaching mode are discussed，and a simulation sys-tem of modulation and demodulation is then implemented．Key words：virtual experiments；signal and system；LabVIEW；MATLAB；mixed programming信号与系统是电子信息类专业重要的专业基础课，是一门理论和实际结合紧密的课程。
北交大通原labview实验报告-FM
《通信系统实验》课程研究性学习手册姓名祖健文学号12211189同组成员刘少强指导教师李丞时间2014年12月一、实验任务：1、实验简介：频率调制（FM ）常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
2、实验目标：进一步学习并练习图形化编程方式；学习并运用LabVIEW 和USRP 的基本模块、使用和调试方法；在直观深入理解调频收音机的工作原理的基础上，培养将具体通信原理知识转化为编程算法的思维模式、以及图形化编程的能力，感受真实信号。
3、实验任务：实现一个频率调制的收音机，并正确接收空中的调频广播电台信号。
二、理论分析： 1、频率调制FM （Frequency Modulation ）代表频率调制，常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
本实验重新温习FM 的理论知识，并介绍其基本的实现方法。
通过一个基带信号)(t m 调节载波的数学过程分为两步。
首先，信源信号经过积分得到关于时间的函数)(t θ，再将该函数当作载波信号的相位，从而实现根据信源信号变化对载波频率进行控制的频率调制过程。
FM 发射机频率调制的框图如图1所示。
图1频率调制示意图在图1的框图中，将信源信号的积分得到一个相位和时间的方程，即：⎰+=tfc d m k t f t 0)(22)(ττππθ（1.1）式中，c f 代表载波频率，f k 代表调制指数，)(τm 代表信源信号。
调制结果是相位的调制，与在时域上载波相位的变化有关。
此过程需要一个正交调制器如下图2所示：图2相位调制在此次实验中，NI USRP-2920通过天线接收FM 信号，经模拟下变频后，再使用两个高速模拟/数字转化器和数字下变频后将信号下变频至基带I/Q 采样点，采样点通过千兆以太网接口发送至PC ，并在LabVIEW 中进行信号处理。
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《通信系统实验》课程研究性学习手册姓名祖健文学号12211189同组成员刘少强指导教师李丞时间2014年12月一、实验任务：1、实验简介：频率调制（FM ）常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
2、实验目标：进一步学习并练习图形化编程方式；学习并运用LabVIEW 和USRP 的基本模块、使用和调试方法；在直观深入理解调频收音机的工作原理的基础上，培养将具体通信原理知识转化为编程算法的思维模式、以及图形化编程的能力，感受真实信号。
3、实验任务：实现一个频率调制的收音机，并正确接收空中的调频广播电台信号。
二、理论分析： 1、频率调制FM （Frequency Modulation ）代表频率调制，常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
本实验重新温习FM 的理论知识，并介绍其基本的实现方法。
通过一个基带信号)(t m 调节载波的数学过程分为两步。
首先，信源信号经过积分得到关于时间的函数)(t θ，再将该函数当作载波信号的相位，从而实现根据信源信号变化对载波频率进行控制的频率调制过程。
FM 发射机频率调制的框图如图1所示。
图 1 频率调制示意图在图1的框图中，将信源信号的积分得到一个相位和时间的方程，即：⎰+=tfc d m k t f t 0)(22)(ττππθ（1.1）式中，c f 代表载波频率，f k 代表调制指数，)(τm 代表信源信号。
调制结果是相位的调制，与在时域上载波相位的变化有关。
此过程需要一个正交调制器如下图2所示：图 2 相位调制在此次实验中，NI USRP -2920通过天线接收FM 信号，经模拟下变频后，再使用两个高速模拟/数字转化器和数字下变频后将信号下变频至基带I/Q 采样点，采样点通过千兆以太网接口发送至PC ，并在LabVIEW 中进行信号处理。
假设已知调频信号的数学表达式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎰∞-t)(cos )(ττωd m k t A t s f c c FM（1.2）式中，c A 代表载波幅度，f k 代表调制指数，()m τ代表信源信号。
由于在软件无线电中，各种调制都是在数字域实现的，所以首先要对式1.2进行数字化。
若将调频信号以t 为采样间隔离散化，则式1.2中的积分运算应转化为适合用软件处理的数值积分，可采用复化求积法实现FM 连续数学表达式的离散化。
即把积分区间分成若干子区间，再在每个子区间上用低阶求积。
即将积分区间［a ，b ］分为n 等份，分点kh x k =，nab h -=，k ＝0，1，…，n 在每个子区间[]1,+k k x x 上引用梯形公式()()()[]121++≈⎰+k k x x x f x f hdx x f k k，求和得复化求积公式为：()()()()[]∑∑⎰⎰-=+-=+≈==+111a2x 1n k k k n k x x bx f x f h dx x f dx f I k k（1.3）采用复化求积公式后，按三角运算展开后可得到FM 的离散数学表达式为：()[]()[])sin(2)1(sin )cos(2)1(cos )(11s c ni s s s f s c ni s s s f s FM nT T i x iT x T k nT T i x iT x T k nT s ωω•⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+-•⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+=∑∑==（1.4）从理论上来说，各种通信信号都可以用正交调制的方法加以实现，如图3所示。
图 3正交调制实现框图根据图3，可以写出它的时域数学表达式为：()()()())sin(cos t t Q t t I t S c c FM ωω+=2、反正切解调原理在本实验中，推荐一个经典的解调方法——反正切方法。
其基本思想和实现过程如下： 对于连续波调制，调制信号的数字表达式可以写成：()[]n n A n S φω+=c 0cos )(（1.6）换句话讲，()()()[]∑Φ++=0c cos n m k n n A n S ω（1.7）式中，c ω表示载频的角频率，k 表示比例因子，0φ是一个常数。
展开1.8的结果是：()()[][])sin()(sin )()cos()(cos 00n n m k n A n n m k n A n S c c ωω∑∑Φ+-Φ+=（1.8）根据正交展开，设置同向分量如下：()[]∑Φ+=0)(cos )(n m k n A n X I（1.9）假设正交分量是：()[]∑Φ+=0)(sin )(n m k n A n X Q（1.10）对正交分量与同向分量之比值进行反正切运算，得：()0)(arctan ∑Φ+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Φn m k XX n I Q（1.11）然后，对相位差分，就可以得到调制信号为：()())(1n m n n =-Φ-Φ（1.12）即对接收到的经过下变频的基带正交信号化为极坐标的形式，得到其相位后再进行求导处理，得到调制信号。
三、实验步骤：FM 收音机的原理框图如图4所示。
在学生程序FM Receiver.vi 中，框图中接收调频信号等模块都已经给出，FM 解调部分需要结合通信原理设计算法并完成的。
图4 FM 收音机原理框图⑴ 改变载波频率[Hz]找到你要收听的广播电台，例如，如果中心频率是94.7MHz 并且电台出现在频谱图上-1M 位置处，那么该广播电台的频率为93.7MHz 。
⑵ 将I/Q 速率[样本数/秒]减小到200k 。
⑶ 打开频谱图中的自动模式“Auto Scale X”。
⑷ 移动到程序框图（CTRL+E ）。
⑸ 从未完成的图形程序“Disabled Diagram”中捕捉VI 并把它们放在程序框图中。
⑹ 我们的目标是：基于FM 解调器是从一个实信号恢复原始的音频。
从得到一个FM 调制的I/Q 采样信号开始，为了恢复音频，我们将从以下几步实现算法：① 提取瞬时相位的I/Q 信号，一种方法是利用反正切函数：phase_est = arctan(Q/I)； ② 去除因为反正切操作引入的在+/-180度处的信号不连续性；③ 使用相位的一阶导数来估计瞬时频率，它随着我们想恢复的消息（音频）成比例变化；④ 最后使用重采样来降低数据率以便与声卡相配。
⑺ 用橙色通道线将程序框图左边的while 循环与subResampleWF.vi 中的重采样（dt ）模块的输入端连接起来。
⑻ 删除subSound_Out_16b_mono.vi 右侧的棕色波形线和subResFMpleWF.vi 上方的输接收调频信号 调谐(选择频率)中放 FM 解调 低放出和移位寄存器右侧的连线。
⑼最后，删除进入PS/PSD VI的VI，并连接导数和重采样波形VI。
⑽运行VI。
四、结论及分析：实验程序前面板如图5所示，左侧为接受信息，从上至下依次为USRP设备IP地址，采样率，接收频率，接收天线，增益，采样数，声卡采样率；右上图为解调后的时域波形，右下图为接收信号频谱波形。
图5 FM收音机程序前面板下图为FM模拟调制程序框图图6 FM收音机程序框图程序框图中while循环外左上方控件的功能为利用NI USRP-2920通过天线接收FM信号，USRP将接受到的模拟FM信号经数模转换后通过千兆以太网口发送给PC，接收到的包括同相信号和正交信号，利用反正切解调原理进行进行解调，解调模块程序框图放大如下：图7反正切解调程序接收到的同相信号与正交信号通过数据线传送至subComplextoPolarWF.vi控件，其实现反正切运算，即公式1.11，由此得到极坐标形式的累加后的调制信号。
由于反正切操作会使信号相位在+/-180度处不连续，因此利用subUnwrap Phase - Continuous.vi控件，将[-π,π]相位展开为连续相位，再经过subDifferentiateContinuous.vi控件进行差分处理，即可还原出原始调制信号。
为使解调后的信号可以利用声卡进行播放，因此要对信号进行重采样处理，使其采样速率与声卡匹配，这样就可以听到调频广播了。
五、遇到的问题及解决方法：1、在显示信号功率谱的时候，我们在PSD控件属性中设置其显示为“dB”，可实际运行程序时，功率谱却未显示为分贝形式，使得观察效果不明显。
后来，我们观察到该控件输入端有一个“显示为dB”的端口，我们利用布尔型真值，连接该端口，发现实际显示结果符合了要求。
考虑到该控件有复位功能，可能在运行后自动复位，所以更改属性可能并不管用。
2、当信号增益为0时，收听到的广播伴有强烈的噪音，增大增益至20dB以上时，收听到的噪音明显减小，由此可见，增大信噪比可以明显改善接收效果。
六、扩展问题：1.频偏的意义是什么？它怎样影响调制信号？从听众的角度，我们能做些什么来解决这些影响？做一些测试验证自己的观点。
答：频偏就是调频波频率摆动的幅度，一般说的是最大频偏，它影响调频波的频谱带宽。
一般来说，调制指数越大，调频波频谱的带宽越宽。
但实际频谱资源十分有限，我国规定FM 广播使用的频带范围是87.5～108MHz，总带宽20.5MHz。
一般国内会把76～87.5MHz的频段用于大学校园广播（四六级听力的时候用）。
一般是以100KHz为步进搜索电台，规定电台可以使用的最大频偏为75KHz，频道之间留25KHz作为保护间隔。
所以可以得出每个频道的最大带宽是75KHz。
所以，我们在使用无线通信设备的过程中，应尽量避免占用公共频带资源。
2.找出一些能证明你设计的FM收发信机性能优劣的技术指标。
答：首先最明显的性能指标就是收听效果，收听到的信息中，噪声越小，表明接收机信噪比越高。
其次，是天线增益，相同的收听效果，天线增益越小，说明接收机性能越好。
还有就是采样率的大小，接收机采样率越高，说明其运算能力越强，同时，采样率越高，相同信噪比下的收听效果越好。
3. 你可以用你的FM 接收机来收听不同的真实的音频信道如103.9MHz ，87.6MHz ，它和在接收信号的功率谱有什么相同点？你知道其原因吗？频谱中的尖峰脉冲意味着什么？ 答：不同频道的接收信号功率谱最大值，均出现在接收的中心频率附近，因为经过调制以后的FM 信号，音频信号的频谱被搬移至更适合在空间传播的中频断，因此，能量也集中在载波频率附近。
频谱中的尖峰脉冲，表示一个广播电台的中心频率所在处，例如，如果当前频率是94.7MHz 并且频谱图上-1M 位置处有一尖峰脉冲，那么该广播电台的频率为93.7MHz 。