LabVIEW在信号与系统课程中的应用

摘　要　本文介绍了“信号与系统”课程的重要性，提出将LabVIEW引入“信号与系统”课程的教学中，着重对信号的调制与解调进行了理论分析，并讨论如何应用仿真软件LabVIEW实现信号的调制与解调。实践表明：通过将该仿真软件与教学有机结合起来，对一些较难讲清的内容、抽象难以理解的概念，难以观察的某些现象及发展过程用仿真的形式展现出来，丰富了教学内容，提高了课堂教学效率。

关键词　信号与系统　调制　解调　LabVIEW

中图分类号：G424 文献标识码：A

0 引言

信号与系统是电子信息专业必修的一门重要专业基础课程。也是一门难学难教的课程，一方面由于该课程具有不同于先修课程的思维方式，而且数学能力要求比较高，其内容涉及到例如线性微分方程、积分变换、复变函数、离散数学等多门数学课程的内容，所以学生感到难学；另一方面由于该课程对理论和实践两个体系都有很高的要求。而学生缺乏对实际系统的感性认识，抽象难于建立系统模型，课程中大量的繁杂而应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重制约了教学效果。为了使学生有更多的机会把所学到的基本理论与实际问题结合起来，提高学生分析、解决问题实际能力，为今后工程应用打下基础，我们迫切需要对现有的教学方法、教学手段进行改革。利用目前工程界流行的仿真软件LabVIEW进行信号与系统仿真分析与设计，对电子信息专业学生具有重要的意义。

1 信号的调制与解调基本概念

1.1 调制原理

带通通信系统都是以正弦波为载波，调制的一个重要目的就是将信号的频带搬至给定的信道中，以幅度调制为例。如图1。

1.2 解调原理

从调制信号中恢复出信号的过程称为解调，分相干和非相干两类。采用相干解调时，接受机将对接收信号进行相位估计，在理想情况下，从中得到一个与到达信号的载波同频同相的参考信号为本振信号，本振信号与到达接收机的信号混频后，再经一个低通滤波器就可把原始基带信号恢复出来。如图3。

可见，经过低通滤波器后，上式中的第二项被滤除，仅留下第一项，即为原始基带信号。

2 实现信号的调制与解调的仿真

2.1 LabVIEW介绍

利用LabVIEW提供的模板VI程序完成信号的调制与解调的仿真，LabVIEW是一种以数据流驱动的图形化编程语言代替文本编程语言创建应用程序的开发工具，可用于测量、过程控制和数据分析。其数学分析库中包含了数以百计的VI程序，能够进行各种时域与频域信号分析，是信号分析与仿真的理想工具。

2.2 LabVIEW编程设计

通过LabVIEW的VI程序框图，调用函数模板（ Function Palette）中各功能模块构成仿真框图，在仿真过程中，可以双击各功能模块，随时改变参数，获得不同的仿真效果。本文使用10.1Hz低频正弦信号作为被调制的基带信号，信号幅度由可调的数字控件Am控制，并加上一固定直流偏置（+10），及一个可调的直流电平数字控件1。载波频率为101Hz的正弦信号，将得到的调制信号用相干载波相乘后经低通滤波器即恢复出原基带信号。我们取Am = 2，1 = -6可得到信号调制解调波形如图5。可见经过调制、解调、滤波后可恢复原基带信号。

3 结束语

LabVIEW的实际涵盖内容非常深和广，完全可以满足复杂的工程计算和分析的要求，对于电子信息专业的学生，这个非常有用的工具，将使我们从繁琐的底层编程中解放出来，使信号处理及实现的效率大大提高，把更多的时间花在解决问题上，无疑会提高工作效率。

我们用LabVIEW仿真软件对信号与系统课程相关理论结合工程实际进行仿真，无疑从另一方面为教学提供了一个很好的平台。它不仅帮助学生理解和掌握该课程相关理论，同时通过这种仿真实验提高了学生动手能力。我们力图通过信号与系统课程教学模式的改革，探索多维度学生能力培养的内容及途径。为学生今后进一步学习信号处理、网络理论、通信理论、控制理论等课程打下良好的基础。

参考文献

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