基于LABVIEW的虛擬調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)

ID:202199 · 發(fā)表于 2017-5-18 15:02

基于LABVIEW的虛擬調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)

摘要：

虛擬技術(shù)的發(fā)展使電子技術(shù)的分析設(shè)計(jì)過(guò)程得以在計(jì)算機(jī)上輕松、準(zhǔn)確、快捷地完成。這樣，一方面克服了實(shí)驗(yàn)室在元器件和規(guī)格上的限制，避免了損壞儀器等不利因素，另一方面使得實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間及空間的限制，從而促進(jìn)虛擬電子技術(shù)試驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化。本文介紹了基于LABVIEW的虛擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)——虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。此系統(tǒng)具有參數(shù)調(diào)節(jié)方便、易實(shí)現(xiàn)、可靠度高等優(yōu)點(diǎn)。在高等工程教育中采用虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以從根本上解決實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重短缺問(wèn)題。作為傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，使我們學(xué)生初步掌握仿真軟件技術(shù)，可使實(shí)驗(yàn)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(shí)點(diǎn)，講課堂內(nèi)容具體化。

一、調(diào)制解調(diào)器的基本概念及分類

調(diào)制解調(diào)器（即Modem），是計(jì)算機(jī)與電話線之間進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換的裝置，由調(diào)制器和解調(diào)器兩部分組成，調(diào)制器是把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)調(diào)制成可在電話線上傳輸?shù)穆曇粜盘?hào)的裝置，在接收端，解調(diào)器再把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)字信號(hào)。通過(guò)調(diào)制解調(diào)器和電話線就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

目前調(diào)制解調(diào)器主要有兩種：內(nèi)置式和外置式。

調(diào)制解調(diào)器的作用

調(diào)制解調(diào)器是調(diào)制器——解調(diào)器的簡(jiǎn)稱。它安裝在電腦和電話系統(tǒng)之間，使電腦可以通過(guò)電話線與另一臺(tái)電腦進(jìn)行信息交換。

電話系統(tǒng)的主要功能是傳輸聲音信號(hào)。由于電話線路分布很廣，為電腦之間的連接提供了條件，也為人們連入互聯(lián)網(wǎng)提供了方便。

調(diào)制解調(diào)器的工作原理及算法

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(guò)巴特沃斯濾波器后的解調(diào)信號(hào)波形。

調(diào)制解調(diào)原理：

調(diào)制解調(diào)器由發(fā)送、接收、控制、接口、操縱面板及電源等部分組成。數(shù)據(jù)終端設(shè)備以二進(jìn)制串行信號(hào)形式提供發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯電平送入發(fā)送部分，經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制成線路要求的信號(hào)向線路發(fā)送。接收部分接收來(lái)自線路的信號(hào)，經(jīng)濾波、反調(diào)制、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字終端設(shè)備。

（a）、調(diào)幅波的數(shù)字表達(dá)式及其特性

式中，

——常量，

——高頻載波角頻率，

——低頻緩變信號(hào)，其上限角頻率為

。

上式就是調(diào)幅波的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式，他反映了低頻緩變信號(hào)

對(duì)一高頻

振蕩信號(hào)

的控制。通常一般將控制高頻信號(hào)的緩變信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，載送緩變信號(hào)的高頻

振蕩信號(hào)

稱為載波。利用信號(hào)

來(lái)控制或改變高頻振蕩的幅值稱為調(diào)制過(guò)程。

（b）、調(diào)幅波的解調(diào)

調(diào)幅波

的幅值反映調(diào)制信號(hào)數(shù)值的變化，在調(diào)制器之后加解調(diào)器，可將被測(cè)的調(diào)制信號(hào)

與調(diào)幅波

分離，并最后提取出來(lái)。解調(diào)器有乘法器和低通濾波器組成。

總體程序設(shè)計(jì)

前面板設(shè)計(jì)

在上例虛擬正弦信號(hào)發(fā)生器的基礎(chǔ)上再加個(gè)正弦波發(fā)生器，為兩個(gè)正弦波發(fā)生器一個(gè)做載，一個(gè)做調(diào)制信號(hào)。

前面板設(shè)計(jì)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(gè)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。九個(gè)輸入型數(shù)字控件供使用者鍵入采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)、高頻信號(hào)頻率、低頻信號(hào)頻率、高頻信號(hào)幅值、低頻信號(hào)幅值、高頻信號(hào)初始相位、低頻信號(hào)初始相位。

前面板設(shè)計(jì)如下：

程序框圖如下：

進(jìn)行檢驗(yàn)：

(1)、設(shè)置低頻信號(hào)的頻率為1Hz，幅值為1V，初始相位為0，設(shè)置載波高頻信號(hào)的頻率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(duì)調(diào)制和載波信號(hào)的采樣頻率均為50Hz，采樣點(diǎn)數(shù)均為200點(diǎn)。運(yùn)行結(jié)果如圖所示。

(2)、設(shè)置低頻調(diào)制信號(hào)的頻率為1Hz，幅值為1V，初始相位為0°；設(shè)置載波高頻信號(hào)的頻率為10Hz，幅值為1V，初始相位0°；設(shè)置巴特沃斯濾波器的低截止頻率為2Hz;設(shè)置對(duì)調(diào)制和載波信號(hào)的采樣頻率均為10Hz,采樣點(diǎn)數(shù)均為200點(diǎn)。運(yùn)行結(jié)果如圖所示。

、設(shè)置低頻調(diào)制信號(hào)的頻率為1Hz，幅值為1V，初始相位為0°；設(shè)置載波高頻信號(hào)的頻率為10Hz，幅值為1V，初始相位0°；設(shè)置巴特沃斯濾波器的低截止頻率為2Hz;設(shè)置對(duì)調(diào)制和載波信號(hào)的采樣頻率均為50Hz,采樣點(diǎn)數(shù)均為300點(diǎn)。運(yùn)行結(jié)果如圖所示。

結(jié)束語(yǔ)

事實(shí)證明，將虛擬儀器技術(shù)引入到教學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)上按照自己的需求來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與儀器，方便靈活而且開(kāi)發(fā)周期短。它可以提高實(shí)驗(yàn)效降低實(shí)驗(yàn)成本、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得較好的教學(xué)成果，其具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所無(wú)比擬的優(yōu)勢(shì)。本文設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器正是通過(guò)LABVIEW環(huán)境下的各種虛擬器件以及虛擬信號(hào)發(fā)生器的顯示波形實(shí)現(xiàn)了模電實(shí)驗(yàn)的仿真。

另外，LABVIEW本身是一個(gè)功能完整的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，由于其采用了基于流程圖的圖形化編程方式，不需要任何代碼，是真正的工程師語(yǔ)言�；贚ABVIEW下的虛擬儀器設(shè)計(jì)將是未來(lái)虛擬儀器設(shè)計(jì)方法的主流。

全部資料下載地址：

LABVIEW結(jié)課設(shè)計(jì).zip (190.37 KB, 下載次數(shù): 72)

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