基于LabVIEW技术在高频教学中的应用

梁庶来

（湖南人文科技学院通信与控制工程系 湖南 娄底 417000）

基于LabVIEW技术在高频教学中的应用

梁庶来

（湖南人文科技学院通信与控制工程系 湖南 娄底 417000）

本文通过介绍传统高频实验室存在的缺点和弊端,提出了将虚拟仪器用于高频实验室的思想。然后，介绍了虚拟实验开发平台LabVIEW的特点，并通过仿真实验论证了用虚拟仪器产生调频器的可行性。

虚拟仪器LabVIEW；调频

0 引言

近年来，随着计算机技术及相关科学技术的不断发展，新技术不断地在教学领域应用，而且随着高等教育的极大普及和招生规模的不断扩大，使传统的教学方法受到了挑战，如何在大众化教育的背景下提高教学质量成为各大高校关注的问题。因此，寻求新的课堂教学和实验教学方法成为当务之急。特别是一些资金不够雄厚的普通院校，如何在有限的资金范围内达到较好的教学效果更是迫在眉睫。笔者结合自己的教学经验，探讨虚拟仪器技术在高频教学中的应用，以期为其它教学提供思路。

1 虚拟实验开发平台——LabVIEW简介

NI公司LabVIEW是当前流行的图形化开发环境，同时它也是一种功能强大的编程语言。LabVIEW实现了创建程序模块化，易于调试、理解和维护，而且程序编程简单、直观。和Delphi、VC++、VB等高级语言开发环境编程不同，LabVIEW采用的是图形化编程语言——G语言，产生的源代码是块状的方框图，使用数据流程方法描述程序的执行，用图标和连线编写程序。由于LabVIEW开发平台所产生的程序是框图形程序，其结构清晰、易学易用，可在很短时间内掌握并应用于实践。此外，LabVIEW自带的VI程序十分丰富，功能强大，对于一的工程测试项目，几乎都可以直接调用现成的VI程序，在帮助模块中有大量的例程序，可以直接使用或稍作修改使用，大大提高了编程效率。LabVIEW的程序由三部分组成：前面板、方框图、图标和连接器。是一种通用编程系统，具有各种各样功能强大的函数库及完善的仿真、调试工具。LabVIEW主要用于虚拟仪器开发，因此，它有许多跟传统仪器面板在外观和功能上相似的控件，如各种旋钮、按钮、开关、模拟表头、波形显示屏、数字显示器等，可很方便地放置在前面板上，其大小、颜色、风格可随意调整。

2 关于信号调频基本概念及原理

信号调制就是在传送信号的一方(发送端)将要传送的信号(它的频率一般是较低的)“附加”在高频振荡上，再由天线发射出去。这里，高频振荡波就是携带信号的“运载工具”，所以就是载波。在接受信号的一方“接受端”经过“解调”的过程，把载波所携带的信号取出来，得到原有的信号。带通通信系统都以正弦波为载波，调制的重要的目的就是将信号的频带搬移至给定的信道中。信号调制的方式有多种，分为连续波调制和脉冲波调制两类。连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因此分为调频、调幅、调相三种。脉冲波调制是用信号来控制脉冲波的振幅、宽度、位置等，然后再用这已调脉冲对载波进行调制。本文以调频制为例来进行说明。

调频信号的产生原理

设调制信号为 vΩ（t）＝VΩcosΩt，

载波信号为 vc（t）＝Vccosωct，

由FM波的定义，FM波的瞬时频率

其中△ωm＝kfVΩ，即最大频偏。由频率与相位的关系有

式（3）为调频波的表达式。

3 基于LabVIEW的调频制和鉴频电路的实现

根据上节对调频信号原理结构图，可以用Labview对调频器进行设计。

调频器电路的设计

根据调频信号的定义，调频器主要由调制信号发生器、载波信号发生器、积分器三个部分组成。在前面板中，有四个控件来控制调制信号和载波信号的频率、幅度；还有一个控件来控制比例系数kf，在传统的调制电路中，由调制电路确定，又称为调制灵敏度。三个图形分别显示调制信号、移相信号和调频信号的波形。设计好的前面板图如图1所示。在程序图中，结合调频信号的原理以及前面板的控件可得到流程图如图2所示。

图1 调频器的前面板图

图2 调频器的程序板图

4 结束语

调频器在高频电子实验室是比较重要的实验。但是由于其不再是简单的频谱搬移，而是进行复杂的频谱非线性变化，属于非线性调制，在电路实现的时候比较复杂，而用虚拟的方式实现起来就比较简单，使用起来简单方便。

［1］刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计[M].北京:电子工业出版社,2003:9-52.

［2］高吉祥.高频电子线路[M].武汉:高等教育出版社,2005.

［3］杨乐平.LabVIEW程序设计与应用 [M].北京:电子工业出版社,2001:293-246.

王洪泽］