基于LabVIEW技術在高頻教學中的應用

梁庶來

（湖南人文科技學院通信與控制工程系 湖南 婁底 417000）

基于LabVIEW技術在高頻教學中的應用

梁庶來

（湖南人文科技學院通信與控制工程系 湖南 婁底 417000）

本文通過介紹傳統高頻實驗室存在的缺點和弊端,提出了將虛擬儀器用于高頻實驗室的思想。然后，介紹了虛擬實驗開發平臺LabVIEW的特點，并通過仿真實驗論證了用虛擬儀器產生調頻器的可行性。

虛擬儀器LabVIEW；調頻

0 引言

近年來，隨著計算機技術及相關科學技術的不斷發展，新技術不斷地在教學領域應用，而且隨著高等教育的極大普及和招生規模的不斷擴大，使傳統的教學方法受到了挑戰，如何在大眾化教育的背景下提高教學質量成為各大高校關注的問題。因此，尋求新的課堂教學和實驗教學方法成為當務之急。特別是一些資金不夠雄厚的普通院校，如何在有限的資金范圍內達到較好的教學效果更是迫在眉睫。筆者結合自己的教學經驗，探討虛擬儀器技術在高頻教學中的應用，以期為其它教學提供思路。

1 虛擬實驗開發平臺——LabVIEW簡介

NI公司LabVIEW是當前流行的圖形化開發環境，同時它也是一種功能強大的編程語言。LabVIEW實現了創建程序模塊化，易于調試、理解和維護，而且程序編程簡單、直觀。和Delphi、VC++、VB等高級語言開發環境編程不同，LabVIEW采用的是圖形化編程語言——G語言，產生的源代碼是塊狀的方框圖，使用數據流程方法描述程序的執行，用圖標和連線編寫程序。由于LabVIEW開發平臺所產生的程序是框圖形程序，其結構清晰、易學易用，可在很短時間內掌握并應用于實踐。此外，LabVIEW自帶的VI程序十分豐富，功能強大，對于一的工程測試項目，幾乎都可以直接調用現成的VI程序，在幫助模塊中有大量的例程序，可以直接使用或稍作修改使用，大大提高了編程效率。LabVIEW的程序由三部分組成：前面板、方框圖、圖標和連接器。是一種通用編程系統，具有各種各樣功能強大的函數庫及完善的仿真、調試工具。LabVIEW主要用于虛擬儀器開發，因此，它有許多跟傳統儀器面板在外觀和功能上相似的控件，如各種旋鈕、按鈕、開關、模擬表頭、波形顯示屏、數字顯示器等，可很方便地放置在前面板上，其大小、顏色、風格可隨意調整。

2 關于信號調頻基本概念及原理

信號調制就是在傳送信號的一方(發送端)將要傳送的信號(它的頻率一般是較低的)“附加”在高頻振蕩上，再由天線發射出去。這里，高頻振蕩波就是攜帶信號的“運載工具”，所以就是載波。在接受信號的一方“接受端”經過“解調”的過程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原有的信號。帶通通信系統都以正弦波為載波，調制的重要的目的就是將信號的頻帶搬移至給定的信道中。信號調制的方式有多種，分為連續波調制和脈沖波調制兩類。連續波調制是用信號來控制載波的振幅、頻率或相位，因此分為調頻、調幅、調相三種。脈沖波調制是用信號來控制脈沖波的振幅、寬度、位置等，然后再用這已調脈沖對載波進行調制。本文以調頻制為例來進行說明。

調頻信號的產生原理

設調制信號為 vΩ（t）＝VΩcosΩt，

載波信號為 vc（t）＝Vccosωct，

由FM波的定義，FM波的瞬時頻率

其中△ωm＝kfVΩ，即最大頻偏。由頻率與相位的關系有

式（3）為調頻波的表達式。

3 基于LabVIEW的調頻制和鑒頻電路的實現

根據上節對調頻信號原理結構圖，可以用Labview對調頻器進行設計。

調頻器電路的設計

根據調頻信號的定義，調頻器主要由調制信號發生器、載波信號發生器、積分器三個部分組成。在前面板中，有四個控件來控制調制信號和載波信號的頻率、幅度；還有一個控件來控制比例系數kf，在傳統的調制電路中，由調制電路確定，又稱為調制靈敏度。三個圖形分別顯示調制信號、移相信號和調頻信號的波形。設計好的前面板圖如圖1所示。在程序圖中，結合調頻信號的原理以及前面板的控件可得到流程圖如圖2所示。

圖1 調頻器的前面板圖

圖2 調頻器的程序板圖

4 結束語

調頻器在高頻電子實驗室是比較重要的實驗。但是由于其不再是簡單的頻譜搬移，而是進行復雜的頻譜非線性變化，屬于非線性調制，在電路實現的時候比較復雜，而用虛擬的方式實現起來就比較簡單，使用起來簡單方便。

［1］劉君華.基于LabVIEW的虛擬儀器設計[M].北京:電子工業出版社,2003:9-52.

［2］高吉祥.高頻電子線路[M].武漢:高等教育出版社,2005.

［3］楊樂平.LabVIEW程序設計與應用 [M].北京:電子工業出版社,2001:293-246.

王洪澤］