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1 软件基础1.1Multisim软件简介Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
借助专业的高级SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。
与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
随着计算机技术飞速发展，电路设计可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成。
计算机仿真在教学中的应用，代替了大包大揽的试验电路，大大减轻验证阶段的工作量；其强大的实时交互性、信息的集成性和生动直观性，为电子专业教学创设了良好的平台，并能保存仿真中产生的各种数据，为整机检测提供参考数据，还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数。
采用仿真软件能满足整个设计及验证过程的自动化。
Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的 EDA 工具软件。
作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具， Multisim 是一个完整的集成化设计环境。
它的主要优势为：（1）通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路（2）通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为（3）借助高级电路分析, 理解基本设计特征（4）通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试（5）通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间1.2 Multisim的特点(1)直观的图形界面整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。
(2)丰富的元器件库Multisim大大扩充了EWB的元器件库，包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还可通过liT公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。
国家电工电子实验教学中心通信系统与原理实验报告实验题目：基于LabVIEW的频率调制学院：电子信息工程学院专业：通信1210班通信1212班学生姓名：学号：任课教师：李纯喜李磊实验老师：王琴一、实验目标本实验的目的是实现一个基于LabVIEW和NI-USRP平台的调频收音机，并正确接收空中的调频广播电台信号。
让学生可以直观深入的理解调频收音机的工作原理，感受真实信号。
并通过实验内容熟悉图形化编程方式，了解软件LabVIEW 和USRP硬件基本模块的使用和调试方法，为后续实验奠定基础。
二、实验环境与准备软件LabVIEW 2012（或以上版本）；硬件NI USRP（1台）及配件。
三、实验原理1. 频率调制FM（Frequency Modulation）代表频率调制，常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM调频广播电台使用从87.5MHz到108MHz为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz。
本实验重新温习FM的理论知识，并介绍其基本的实现方法。
m调节载波的数学过程分为两步。
首先，信源信号经过通过一个基带信号)(t，再将该函数当作载波信号的相位，从而实现根据积分得到关于时间的函数)(t信源信号变化对载波频率进行控制的频率调制过程。
FM发射机频率调制的框图如图1所示。
图 1 频率调制示意图在图1的框图中，将信源信号的积分得到一个相位和时间的方程，即：⎰+=tfcdmktft)(22)(ττππθ（1.1）式中，cf代表载波频率，fk代表调制指数，)(τm代表信源信号。
调制结果是相位的调制，与在时域上载波相位的变化有关。
此过程需要一个正交调制器如下图2所示：图 2 相位调制在此次实验中，NI USRP-2920通过天线接收FM信号，经模拟下变频后，再使用两个高速模拟/数字转化器和数字下变频后将信号下变频至基带I/Q采样点，采样点通过千兆以太网接口发送至PC，并在LabVIEW中进行信号处理。
摘要信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域,而频谱分析正是信号处理中一个非常重要的分析手段。
一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成,价格昂贵,体积庞大,不便于工程技术人员的携带。
虚拟频谱分析仪改变了原有频谱分析仪的整体设计思路,用软件代替了硬件。
使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析。
关键字：Labview；信号处理；频谱分析。
目录1 目的及基本要求 12 频谱分析仪程序设计原理 13频谱分析仪设计和仿真 23.1 总体程序设计 23.2各功能模块详细设计 83.3 程序存在的不足 114 结果及性能分析 124.1 运行结果 124.2性能分析 13参考文献 141 目的及基本要求熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现梦幻钢琴程序游戏的设计和仿真。
要求通过本课程设计使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器设计原理、设计方法和实现技巧，使学生掌握通信系统设计和仿真工具，为毕业设计做准备，为将来的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。
利用LabVIEW强大的虚拟仪器开发功能，可实现基于快速傅里叶变换(FFT)的现代频谱分析仪功能，采用数字方法直接由模拟／转换器(ADC)数字对输进信号取样，再经滤波，加窗函数处理后获得频谱图。
2频谱分析仪设计原理采用数字处理式频谱分析原理设计虚拟频谱分析仪.工作流程如下:连续时间信号经过采样变为离散时间信号,利用LabVIEW强大的数字信号处理功能,对数据进行滤波、加窗、FFT运算处理,得到信号的幅度谱、相位谱及功率谱等. 采样过程中,对不同的频率信号,选用合适的采样速率,以满足采样定理,防止频率混叠.进行傅里叶变换的数据在理论上应为无限长的离散数据序列.实际上,只能对有限长的信号进行分析与处理,所以必须对无限长的离散序列进行截断,只取采样时间内的有限数据,从而存在着频谱泄漏问题.本文设计中分别用矩形窗、汉宁窗、哈明窗、布来克曼窗等窗函数减少频谱泄漏.由于取样信号中混叠噪声信号,因此为了消除干扰,在进行FFT变换前,应先进行滤波处理.本文设计采用巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆(Ellipse)、贝塞尔(Bessel)等滤波器进行滤波.3 频谱分析仪设计与仿真3.1总体程序设计本文设计的虚拟频谱分析仪由周期性信号发生器和频谱分析器两个子模块组成。
基于LabVIEW和NI-USRP的FM收音机学生：学号：指导教师：日期：1 实验任务本实验的目的是实现一个基于LabVIEW 和NI-USRP 平台的调频收音机，并正确接收空中的调频广播电台信号。
让学生可以直观深入的理解调频收音机的工作原理，感受真实信号。
并通过实验内容熟悉图形化编程方式，了解软件LabVIEW 和USRP 硬件基本模块的使用和调试方法，为后续实验奠定基础。
本实验需要用到的软件和仪器有：软件LabVIEW 2012（或以上版本），硬件NI USRP （1台）及配件 2 理论分析2.1 频率调制FM （Frequency Modulation ）代表频率调制，常用于无线电和电视广播。
世界各地的FM 调频广播电台使用从87.5MHz 到108MHz 为中心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHz 。
本实验重新温习FM 的理论知识，并介绍其基本的实现方法。
通过一个基带信号)(t m 调节载波的数学过程分为两步。
首先，信源信号经过积分得到关于时间的函数)(t θ，再将该函数当作载波信号的相位，从而实现根据信源信号变化对载波频率进行控制的频率调制过程。
FM 发射机频率调制的框图如图2-1所示。
图2-1 频率调制示意图在图2-1的框图中，将信源信号的积分得到一个相位和时间的方程，即：⎰+=tf c d m k t f t 0)(22)(ττππθ（式2-1） 式中，c f 代表载波频率，f k 代表调制指数，)(τm 代表信源信号。
调制结果是相位的调制，与在时域上载波相位的变化有关。
此过程需要一个正交调制器如下图2-2所示：图 2-2 相位调制在此次实验中，NI USRP-2920通过天线接收FM 信号，经模拟下变频后，再使用两个高速模拟/数字转化器和数字下变频后将信号下变频至基带I/Q 采样点，采样点通过千兆以太网接口发送至PC ，并在LabVIEW 中进行信号处理。
假设已知调频信号的数学表达式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎰∞-t )(cos )(ττωd m k t A t s f c c FM（式2-2）式中，c A 代表载波幅度，f k 代表调制指数，()m τ代表信源信号。
基于GNURadio与USRP的OFDM无线通信系统实验
武畅;焦曙阳;钱程东
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2024(22)1
【摘要】针对目前无线通信课程内容侧重讲述基本理论推导,相关实验多关注模块功能仿真,缺乏系统性和真实场景的问题,提出了以GNURadio软件和通用软件无
线电外设(USRP)硬件平台为基础的正交频分复用(OFDM)无线通信系统实验。
该
实验内容包括掌握OFDM的基本原理、搭建OFDM收发系统、分析相关通信性
能和完成硬件系统,最后在实际无线通信场景中完成测试,实现实时视频传输。
通过
软件系统和硬件平台的协同,学生能充分了解无线通信的基本原理、各通信模块的
使用、无线通信系统的架构以及相关的性能分析方法,完成从理论基础到工程应用、从模块验证到系统实现、从理想环境仿真到实际场景测试的跨越,从而全面提升工
程素养。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】武畅;焦曙阳;钱程东
【作者单位】电子科技大学信息与通信工程学院;飞腾信息技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN85
【相关文献】
1.基于GNURadio和USRP2的未知信号检测
2.基于GNU Radio和USRP的无线通信系统建模仿真
3.基于LabVIEW-USRP的直接序列扩频通信系统仿真实验
4.基于OFDM技术的USRP实时视频传输实验设计和实现
5.基于USRP的V2X通信系统实验平台
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1.本次作业通过LabVIEW实现重叠率可变的平均FFT变换，程序中所用信号
为幅值都为1，频率分别是100Hz和200Hz的正弦信号叠加；再加上随机噪声所生成的原始仿真信号，通过截止频率为220Hz的滤波器进行滤波。
根据要求，采样率可变，分别设定为1024，2048，4096，10240，25600，本程序中使得数据长度和采样率相等；重叠率分别设定为0，0.25，0.5，0.75；FFT 长度分别设定为1024，2048，4096。
2.图1所示为采样率4096，重叠率0.5，FFT长度1024条件下的运行状态。
图1 程序前面板
3.图2所示为程序框图
图2 程序框图
4.图3所为当条件结构为真时的程序框图
图3 条件结构为真时程序框图5.图4所为子VI FFT的程序框图。
图4 FFT程序框图。
摘要采用虚拟仪器技术对高精度的频率源进行测量，具有简单、易行、精度高的特点。
这与以往利用实际仪器仪表对频率进行测量在方法上有着很大的不同。
LabVIEW就是基于虚拟仪器的开发环境，本文阐述了基于虚拟仪器技术在频率测量中的实际应用，根据电子测量的基本原理、计算方法和流程，实验利用了LabVIEW的特有语言—G语言—对被测对象进行程序编译、运行、修改并最终显示运行结果。
在实现频率测量的过程中，利用声卡代替了数据采集卡，把声音数据采集上来作为信号源，通过测量声音的频率，对外界声音信号进行仿真实验，最后给出了被测信号频率的仿真结果。
实验结果以图形显示和数据显示的方式，对被测对象进行了准确地测量。
通过实验，实现了虚拟仪器对信号频率的测量。
虚拟仪器是电子测量中的新技术，有着广阔的发展前景，是实验、教学及检测领域的重要技术。
关键词: 虚拟仪器；电子测量；频率测量ABSTRACTAdopting virtual instrument technique in the frequency source that high accuracy has characteristics of simplify、easy operation and high accuracy .This has the very big difference with the former frequency measurement method.LabVIEW was based on the virtual instrument development environment, and this article elaborates the practical application of virtual instrument technology in the frequency measurement. According to the basic theories、the computational method and the flow of electronic measurement, the experiment used the LabVIEW unique language (G language) to compile, run, correct the measured subject and eventually display the result. During the process of realizing the frequency measurement, there are some steps including using the sound card instead of data acquisition card as the signal source, measuring the frequency of sound, carrying out simulation experiment for outside voice acquisition and finally giving out the simulation results of the frequency of the measured signals. The result of experiment has measured the subject accurately by the means of displaying graph and data. The experiment has realized the measurement of signal frequency in the virtual instrument.Virtual instrument is a new technique in electronic measurement, having vast development foreground, and is the important technique of experiment, teaching and in the field of detection.Keywords: Virtual instrument; Electronic measurement; Frequency measurement目录引言 (1)1 电子测量 (2)1.1 测量概述 (2)1.1.1 测量的基本概念 (2)1.1.2 测量的重要意义 (2)1.2 电子测量的特点和应用 (3)2 虚拟仪器及LabVIEW基础 (6)2.1 虚拟仪器概述 (6)2.1.1 定义 (6)2.1.2 比较与差异 (6)2.1.3 虚拟仪器对电子测量的影响 (8)2.2 LabVIEW概述 (8)2.1.1 LabVIEW简介 (8)2.1.2 LabVIEW的体系结构 (9)3 时间与频率的测量 (11)3.1 概述 (11)3.1.1 时间、频率的基本概念 (11)3.2 数据采集 (11)3.2.1 数据采集系统的构成 (11)3.2.2 数据采集卡简介 (12)4 设计方法 (15)4.1 可行性研究及需求分析 (15)4.1.1 开发背景 (15)4.1.2 需求分析 (15)4.1.3 设计思想 (22)4.2 设计方法在Labview中的实现 (22)4.2.1 总设计的程序图 (22)4.2.2 程序框图分解分析 (24)4.2.3 设计图的前面板演示及结果 (29)4.2.4 程序中一些模块的功能 (35)5 虚拟仪器的发展前景 (37)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 英文原文 (42)附录B 汉语翻译 (51)引 言现代科学技术的发展是建立在精密测量基础上的，目前人们所涉及到的物理量和物理常数中，频率时间是最精密、准确的计量单位，其他许多测量可以转化为频率时间的测量。
基于LabVIEW开发通信原理虚拟教辅平台摘要：文章针对通信原理课程教学的现状，提出了运用虚拟实验技术，开发基于labview软件的通信原理教辅平台，详细描述本平台的定位和设计目标，并以fdm系统的仿真为例介绍labview在通信原理课程中的应用。
实践证明，利用该系统，既能丰富教学手段，又能提高学生的学习质量。
abstract： according to teaching present situation in communication theory course， the article puts forward to develop the communication principle auxiliary system based on labview through the virtual experimental technology，describes the positioning of the platform and the design goal，and then take the fdm system simulation as an example to introduce the labview application in communication principle course. practice has proved that using of the system， not only enrich the teaching methods， but also improve the quality of student learning.关键词：通信原理；labview；仿真；fdm系统key words： communication principle；labview；simulation；fdm system中图分类号：tn914 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）33-0182-020 引言通信工程专业的重要专业之一就是通信原理，它是实验课程中非常重要的一个环节，在教学中的地位非常高。
收稿日期:2000-12-28作者简介:顾善秋(1969-),女,山东烟台人,信息工程大学硕士研究生,主要研究方向为通信与信息系统。
基于LabVIEW 平台下的数字频谱分析系统的实现顾善秋,江 桦,李晶晶(信息工程大学基础部,河南郑州 450002)摘要:本文主要讨论了LabVIE W 中G 语言对开发程序应用的巨大潜力;LabVIEW 与其它语言的接口;基于软件无线电理论基础上,针对卫星信号在欠采样条件下用G 语言进行的数字频谱分析。
关键词:软件无线电;虚拟仪器;G 语言;DLL;A/D;数字下变频;频谱;带宽采样中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1671-0673(2001)02-0047-041 引言随着信号处理的日趋数字化,对信号的A/D 采样要求也愈来愈高,软件无线电技术应运而生。
软件无线电(Software Radio)是1992年美国首次提出的一种实现无线通信的新的体系结构。
它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台,尽可能多地把无线通信及个人通信功能用软件实现。
这样无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来,而无线通信产品的价值将越来越多地体现在软件上。
实际上,软件无线电的主要技术体现在A/D 采样尽量靠近射频端。
A/D 带宽采样(欠采样的一种。
因为我们处理的是窄带信号,故只要采样率满足两倍的带宽即可。
采样率的降低给信号的软件处理带来很大的便利)后,信号经过一次数字下变频(DDC;Digital Down C onverter),将高频多路宽带信号下变频为低频单路窄带信号。
使用的软件平台是美国国家仪器公司(NI:National Instru ments)的LabVIEW 。
LabVIEW 是Laboratory Virtual Instrument Engi neering Workbench 的缩写,即:实验仪器工程工作平台。
由美国国家仪器公司推出的基于G 语言(Graphic programming Language 图形编程语言)的开发环境。
频分复用系统的LABVIEW实现
【摘要】频分复用是按频率分割多路信号的方法，也就是将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段，每路信号占据其中的一个频段。
在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。
时分复用是按时间分割多路信号的分法，即将信道的可用时间分成若干顺序排列的时隙，每路信号占据其中的一个时隙。
在接收端用时序电路将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。
本文就利用LABVIEW软件模拟频分复用的通信过程及通信质量。
【关键词】频分复用；LABVIEW；调制；解调
0.引言
若干路独立的信号在同一信道中传送称为复用。
由于在一个信道传输多路信号而互不干扰，因此可以提高信道的利用率。
按复用方式的不同复用可分为频分复用（FDM）和时分复用（TDM）两类。
1.频分复用原理
以线性调制信号的频分复用为例，其原理如下设有n路基带信号，为了限制已调信号的带宽，各路信号首先由低通滤波器进行限带，限带后的信号分别对不同频率的载波进行线性调制，形成频率不同的已调信号。
为了避免已调信号的频谱交叠，各路已调信号由带通滤波器进行限带，相加形成频分复用信号后送往信道传输。
在接收端首先用带通滤波器将多路信号分开，各路信号由各自的解调器进行解调，再经低通滤波器滤波，恢复为原调制信号。
各路载频的间隔除了考虑信号频谱不重叠外，还应考虑到传输过程中邻路信号的相互干扰，以及带通滤波器制作的困难程度。
因此在选择各路载波信号的频率时，在保证各路信号的带宽以外，还应留有一定的防卫间隔，一般要求相邻载波之间的间隔为
ΔB=Bs+Bg1-1
1-1式中Bs为已调信号带宽，Bg为防卫间隔。
频分复用的优点是信道的利用率高，允许复用的路数多，分路也很方便。
缺点是设备复杂，不仅需要大量的调制器、解调器和带通滤波器，而且还要求接收端提供相干载波。
此外，由于在传输过程中的非线性失真，在频分复用中不可避免地会产生路径干扰。
若传输的是话音信号，则称这种干扰为串音。
这说明频分复用信号的抗干扰性能较差。
为了减少载频的数量和各种部件的类型，并使滤波器的制作比较容易，一般都采用多级调制的方法。
2.时分复用原理
时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。
时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。
时分多路复用适用于数字信号的传输。
由于信道的位传输率超过每一路信号的数据传输率,因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用。
每一时间片由复用的一个信号单独占用,在规定的时间内,多个数字信号都可按要求传输到达,从而也实现了一条物理信道上传输多个数字信号。
假设每个输入的数据比特率是9.6kbit/s,线路的最大比特率为76.8kbit/s,则可传输8路信号。
3.多级调制
多级调制是指在一个复用系统内，对同一个基带信号进行两次或两次以上同一种方式的调制。
图2.1为两级单边带调制的复用系统。
图中共有12路基带信号，每路信号的频率范围均为300Hz?荠3400Hz。
第一级调制采用3种载频，分别为１２ｋHz,１６ｋHz，２０ｋHz。
将12路信号分为4组，每组3路信号对这3种载频进行调制，调制后去上边带，形成频率范围为１２ｋHz?荠２４ｋHz 的3路频分复用信号。
这样的信号共有4组，其频率宽度完全是相同的，以4组信号作为调制信号进行第二级调制，第二级载频为８４ｋHz,９６ｋHz，１０８ｋHz，１２０ｋHz，调制后取下边带，形成频率范围为６０ｋHz?荠１０８ｋHz的12路频分复用信号。
两级调制共使用7种载频和7种类型的带通滤波器。
若采用一级调制则要使用12种载频和12种类型的带通滤波器。
在第二级调制时，由于调制信号的带宽增加为１２ｋHz，因此有利于带通滤波器的制作。
如果需要复用的路数为ｎ，采用二级调制方式，将ｎ路分为ｎ２组，每组中有ｎ１路信号，这时有
ｎ＝ｎ１ｎ２3-1
两级调制所需载频数及相应部件的类型数为
ｎ１＋ｎ２＜ｎ3-2
但调制部件所需的数目为
ｎ１ｎ２＋ｎ２＞ｎ3-3
这说明载频种类数和部件的类型数虽然减少了，但增加了调制部件的数目，即多级调制是以增加部件的数目来换取类型的减少，但设备的实现却比较容易。
图２.1两级点边带调制的复用系统
随着路数的增加，多级调制的优越性越加明显。
在模拟载波通信中一般都采用四级调制，调制方式多为单边带。
在不同的通信系统中，多级调制也可以采用频率调制方式。
4.复合调制
采用两种或两种以上调制方式形成的复用系统称为复合调制系统。
在模拟调制中，通常先形成频分复用信号，然后再进行第二种调制。
在数字调制中，通常先形成时分复用信号，然后再进行第二种调制。
ＳＳＢ/ＦＭ复合调制系统。
第一级采用频分复用的ＳＳＢ调制，设每路调制信号带宽为Ｗ，ｎ路频分复用信号的带宽为ｎＷ。
第二级调制采用调频，其载频为ωＦ。
调频信号带宽取决于调频指数。
BVIEW仿真图
5.1前面板
5.2 后面板
6.总结
从前面板可见正弦波、三角波、方波3路不同的信号波形及频谱，在发送端首先将3路同频的基带信号分别调制到、、这3个不同的载频上去，再经合路器合路，得到合路后的信号送入信道进行传输。
合路信号的时域波形是三路重叠，而频谱是不重叠的。
接收端首先将合路信号分路，再经解调，恢复3路基带信号。
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【参考文献】
［１］樊昌信，等．通信原理．第五版．国防工业出版社．
［２］曹志刚，钱亚生．现代通信原理．清华大学出版社．
［３］南利平．通信原理简明教程．清华大学出版社．
［４］［美］john G.Proakis．数字通信．第四版．
［５］［美］June Jamrich Parsons Dan Oja．计算机文化．
［６］［美］Gary W.Johnson Richard Jennings．LabVIEW图形编程．
［７］张辉．通信原理学习指导．西安电子科技大学．［８］孙屹．Simulink通信仿真开发手册．国防工业出版社．。
