沈阳理工大学_labview课程设计_抽样定理

0 成 绩 评 定 表 学生姓名 李祥滢 班级学号 1003060219 专 业 通信工程 课程设计题目 抽样定理设计

评 语 组长签字：

成绩 日期

20 年 月 日 1

课程设计任务书 学 院 信息科学与工程学院 专 业 通信工程 学生姓名 李祥滢 班级学号 1003060219 课程设计题目 抽样定理设计 实践教学要求与任务: 1． 学习LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧； 2． 掌握简单LabVIEW程序的编程实现； 3． 掌握简单通信系统设计和分析方法； 4． 采用Labview语言，实现抽样定理设计。 （1）通过检索、查资料、调查研究、确定方案、画出组成系统结构方框图； （2）采用LabVIEW实现抽样定理系统； （3）系统调试与改进，调整系统参数，分析系统运行结果； （4）写出设计总结报告。

工作计划与进度安排:

20周上 学习LabVIEW虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握简单LabVIEW程序的编程实现，掌握简单通信系统设计和分析方法。 20周下 采用LabVIEW语言，实现抽样定理设计与仿真，并对系统进行性能分析。

指导教师： 201 年 月 日 专业负责人： 201 年 月 日 学院教学副院长： 201 年 月 日 2

目 录 1 目的及基本要求 ......................................... 1 2 编程基础练习 ........................................... 1 2.1正弦波发生器 ........................................ 1 2.2温度控制报警器 ...................................... 2 2.3创建数组并输出 ...................................... 2 2.4计算平均分 .......................................... 3 3抽样定理设计原理 ....................................... 4 3.1 采样原理 ............................................ 4 3.2 模拟信号算法 ........................................ 5 4抽样定理的设计和仿真 .................................... 6 4.1抽样定理前面板设计 .................................. 6 4.2抽样定理的后面板设计 ................................ 7 5仿真结果 ............................................... 9 参考文献 ................................................ 12 1

1 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,实现抽样定理设计和仿真。要求首先完成LabVIEW基础程序练习,之后完成抽样定理设计程序给出运行结果。

2 编程基础练习 2.1正弦波发生器

图 1 练习1的前面板 图 2 练习1的程序框图 2

2.2温度控制报警器 ，

图 3 练习2的前面板 图 4 练习2的程序框图 2.3创建数组并输出 要求用FOR循环创建一个数组，并用图形显示输出的数组。 3

图 5 练习3的前面板 图 6 练习3的程序框图 2.4计算平均分 计算学生三门课（语文，数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级A,B,C,D,E。90分以上为A，80～89为B，70～79为C，60～69为D，60分以下为E。

图 7 练习4的前面板 4

图 8 练习4的程序框图 3抽样定理设计原理 3.1 采样原理 设 Xa(t)是连续时间信号,Xa(t) 的傅立叶变换为： Xa(j)=[Xa(t)]=()jXatetdt (2.1) 设 p(t) 为周期冲激脉冲信号, Ts 为采样周期,

()()nPttnTs (2.2)

根据傅立叶变换性质,采样信号ˆ()Xat 的傅立叶变换为 ˆ()1/2[()()]XajXajPj (2.3) 其中 P(jΩ) 为 ()pt 的傅立叶变换, 因此,

ˆ()1/[()2/)]nXajTXajjnT (2.4) 从 (2.4) 式我们又可得到 ˆ()()()()()nnXatXattnTsXanTstnTs (2.5)

上式说明采样后的信号频谱是采样之前信号频谱以整数倍采样频率的平移然后叠加形成的。式(2.5)用于离散时间信号的傅立叶变换的计算。 5

3.2 模拟信号算法 3.2.1 模拟信号频率计算 在计算机中模拟信号是无法存储的, 但当模拟信号 xa(t) 为有限 (-L ≤ t ≤ P ， L, P 是正数) 时,以充分小的时间取 xa(t) 的值，就可得到一根平滑的曲线，用于近似分析。本文中,xa(t) 选用双指数函数， L= P 。此时, xa(t) 可用一数组 xa(m) 表示, 数组的大小是从- L 的点起到L 点之间间隔为$ t 的点数，并用 m 表示各个点。当 xa(t) 用 xa(m) 表示时,

()[()]jmXajXamet （2.6）

设 1()(),[(1),(2),()]NlZxlylXxxxN,[(1),(2),,()],YyyyN则,TTzXYY则为矩阵 Y 的转置。考虑到频率范围较大, 需将化分成一定间隔的频率点。

设的频率范围为 (-Wmax,Wmax) ，取频率间隔为 WmaxK ，K为常数，根据实际情况来选择，则正频率点为0，WmaxK，2WmaxK, kWmaxK, KWmaxK。负频率点与正频率点对称，共有 2K+1 个频率点。由此y() 中后一个数值表示频率点.

根据上述原理，式(2.8)变为 jtTwXaXaet， 其中Xa=[Xa(-L),Xa(-L+),……，Xa(P-t),Xa(P)]， t=[-L,-L+t，……，P-，tP], W=k(WmaxK)， k=[-K,-K+1，……，K-1,K], tT为t矩阵的转置.

3.2.2 采样信号频率计算 设采样周期为Ts,则采样信号 ˆXa

=[xa(-NTs),xa(-(N-1)Ts),…,xa(0),…,xa((N-1)Ts),xa(NTs)] 其中NTs=L.

根据ˆXa =ˆjnTwXae,其中 n=[-NTs,-(N-1)Ts,…,0,…,(N-1)Ts,NTs] W=k(WmaxK) k=[-K,-K+1,…,K-1,K] K为常数,nT为n矩阵的转置。 6

4抽样定理的设计和仿真 4.1抽样定理前面板设计

图 9 抽样定理总程序设计的前面板 图 10 抽样定理方波子程序设计的前面板 7

图 11抽样定理正弦波子程序设计的前面板 4.2抽样定理的后面板设计 程序框图相当于程序的源代码,只有创建了程序框图后，该程序才能真正运行。本系统采用模块化设计，所以整个系统软件层次清晰、易于理解、便于修改、利于开发新功能。

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图 12 抽样定理总程序的后面板框图

图 12抽样定理方波子程序后面板框图 9 图 14抽样定理正弦波子程序后面板框图

5仿真结果 （1）保持衰减系数，原信号幅度，原信号相位抽样信号相位，占空比等参数不变，设置信号采样点数为300，原信号频率为65，原采样点数为1000抽样信号频率为250，抽样信号采样率为500时，其仿真结果如下： 10

图 15仿真结果1 （2）保持衰减系数，原信号幅度，原信号相位抽样信号相位，占空比等参数不变，设置信号采样点数为500，原信号频率为100，原采样点数为3000抽样信号频率为400，抽样信号采样率为1000时，其仿真结果如下：

图 16仿真结果2 11

（3）保持信号采样点数，原信号频率，原采样点数，抽样信号频率，抽样信号采样率等参数不变，设置衰减系数为5，原信号幅度为15，原信号相位为100，抽样信号相为500，占空比为20等参数不变其仿真结果如下：

图 17仿真结果3 （3）保持信号采样点数，原信号频率，原采样点数，抽样信号频率，抽样信号采样率等参数不变，设置衰减系数为2，原信号幅度为25，原信号相位为200，抽样信号相为200，占空比为10等参数不变其仿真结果如下：

图 18仿真结果4