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)字信號調(diào)制成可在電話線上傳輸?shù)穆曇粜盘柕难b置，在接收端，解調(diào)器再把聲音信號轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)字信號。通過調(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)器是調(diào)制器——解調(diào)器的簡稱。它安裝在電腦和電話系統(tǒng)之間，使電腦可以通過電話線與另一臺電腦進(jìn)行信息交換。
電話系統(tǒng)的主要功能是傳輸聲音信號。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。
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。
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向線路發(fā)送。接收部分接收來自線路的信號，經(jīng)濾波、反調(diào)制、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號送入數(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，
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
（b）、調(diào)幅波的解調(diào)
調(diào)幅波
在上例虛擬正弦信號發(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。
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)、高頻信號頻率、低頻信號頻率、高頻信號幅值、低頻信號幅值、高頻信號初始相位、低頻信號初始相位。
前面板設(shè)計(jì)如下：
程序框圖如下：
進(jìn)行檢驗(yàn)：
(1)、設(shè)置低頻信號的頻率為1Hz，幅值為1V，初始相位為0，設(shè)置載波高頻信號的頻率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)置對調(diào)制和載波信號的采樣頻率均為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)制信號的頻率為1Hz，幅值為1V，初始相位為0°；設(shè)置載波高頻信號的頻率為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)置對調(diào)制和載波信號的采樣頻率均為10Hz,采樣點(diǎn)數(shù)均為200點(diǎn)。運(yùn)行結(jié)果如圖所示。
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設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與儀器，方便靈活而且開發(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)所無比擬的優(yōu)勢。本文設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器正是通過LABVIEW環(huán)境下的各種虛擬器件以及虛擬信號發(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，是真正的工程師語言。基于LABVIEW下的虛擬儀器設(shè)計(jì)將是未來虛擬儀器設(shè)計(jì)方法的主流。
LABVIEW結(jié)課設(shè)計(jì).zip
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