基于LabVIEW軟件的通信原理實(shí)驗教學(xué)平臺設計方案

在給學(xué)生頻率調制實(shí)驗的講解時(shí)，需要從更實(shí)用的角度進(jìn)行介紹，應該考察載波頻率和FM偏移對于調制所得的FM信號產(chǎn)生的影響。

在這里需要對基帶頻率、載波頻率和FM偏移三個(gè)基本參數進(jìn)行調整?；鶐ьl率可以調整信息信號的頻率。

載波頻率則是用來(lái)傳輸信息信號的頻率。

而FM偏移則確定了載波信號和調制信號的最大瞬時(shí)頻率差。首先對基帶頻率進(jìn)行調整，觀(guān)察由此對FM調制波形圖所產(chǎn)生的影響。然后改變載波頻率，觀(guān)察對FM調制信號的影響，頻率偏移可以自動(dòng)進(jìn)行調整，以免超過(guò)載波頻率。載波頻率等于基帶頻率情況下的波形圖如圖6所示。由于這些頻率是完全一致的，因此FM調制信號不再是純粹的正弦信號。

從圖6中可以看出，調制后的信號已經(jīng)不能清晰地表示基帶信號。在理想情況下，載波頻率應該遠高于基帶信號的頻率。在圖7中，能看到載波頻率提升之后的結果。這里每個(gè)頻率的整周期信號都已經(jīng)被表示出來(lái)了。

下面考察調制指數對與FM信號的影響。

將載波頻率調整到最大值1MHz.注意到FM偏移的最大值已經(jīng)自動(dòng)調整為500kHz.然后拖動(dòng)滑動(dòng)條將FM偏移設定為1MHz,并觀(guān)察結果。所得到的時(shí)域信號的頻率波動(dòng)非常明顯。如圖8所示，基帶信號的最低電平是由0Hz頻率所表示的，而基帶信號的最高電平則是由2MHz頻率所表示。

較大的FM偏移值從視覺(jué)上而言比較直觀(guān)，而較小的FM偏移值則不然。為了證明這點(diǎn)，把FM偏移值設定為200kHz,在這種情況下，基帶信號的不同電平將由800kHz至1.2MHz的頻率表示。調制后的時(shí)域波形如圖9所示。此時(shí)，頻率偏移的變化在時(shí)域上不再那么明顯。但是，這種影響對于通信系統而言則是至關(guān)重要的。

理想情況下，一個(gè)通信系統應該采用最大的頻率偏移，以便更精確地表示基帶信號，但增加頻率偏移的代價(jià)則是提高信號發(fā)生的功率以及所占用的頻帶寬度。

可以通過(guò)點(diǎn)擊“頻域”標簽，觀(guān)察調制后信號的FFT功率譜。同時(shí)逐漸調整頻率偏移變量，觀(guān)察對信道寬度的影響。注意到頻率偏移較高的情況下，信道將占據較寬的頻帶。圖10中是一個(gè)載波頻率為1MHz,頻率偏移為500kHz的FM信號?？梢詮膱D10中看出，調制信號占據了超過(guò)1MHz的帶寬。

實(shí)踐證明通過(guò)這樣的講解，學(xué)生可以很輕松的掌握頻率調制的原理，收到了實(shí)驗輔助理論教學(xué)的作用。

4.虛擬實(shí)驗室在遠程教育中的應用

LABVIEW還具有非常強大的網(wǎng)絡(luò )功能[6-7],本實(shí)驗平臺利用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)與Web技術(shù)，將實(shí)驗平臺放在實(shí)驗室服務(wù)器中，遠程客戶(hù)端可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器進(jìn)行虛擬實(shí)驗。實(shí)現了學(xué)生在宿舍也可以進(jìn)行實(shí)驗的目的。LabVIEW中集成了Remote panel技術(shù)，在實(shí)驗室的服務(wù)器程序設計完成之后，可以通過(guò)LabVIEW程序中的網(wǎng)絡(luò )發(fā)布工具將程序嵌入到HTML文件中，然后通過(guò)LabVIEW提供的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器向網(wǎng)上進(jìn)行發(fā)布，可以實(shí)現瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)。此時(shí)，當用戶(hù)在瀏覽器環(huán)境下鍵入產(chǎn)生的HTML文件網(wǎng)絡(luò )路徑后便可在自己的PC機上使用Web上的虛擬儀器進(jìn)行通信原理的相關(guān)實(shí)驗了。

5.結束語(yǔ)

通信原理虛擬實(shí)驗平臺涵蓋了通信原理課程中的主要內容，提供了所有仿真實(shí)驗的源代碼，學(xué)生可以自己進(jìn)行程序的修改，可以充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，提高學(xué)生對通信原理課程的學(xué)習興趣。一方面可以彌補實(shí)驗箱覆蓋面有限的問(wèn)題，另一方面又可以加深學(xué)生對通信原理理論的理解。使學(xué)生從被動(dòng)應付實(shí)驗變?yōu)橹鲃?dòng)設計實(shí)驗，使學(xué)生脫離了固定實(shí)驗室時(shí)間和地點(diǎn)的限制，有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性和創(chuàng )造性。