FM调制与解调系统的设计(共26页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课题五 FM调制与解调系统的设计一、 本课题的目的本课程设计课题主要研究FM 调制与解调模拟系统的理论设计和软件仿真方法。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：1掌握模拟系统FM 调制与解调的原理。2掌握模拟系统FM 调制与解调的设计方法； 3掌握应用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用Matlab进行编程仿真的能力；4熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程；5了解基于LabVIEW虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉采用LabVIEW进行仿真的方法。二、 课题任务设计FM调制与解调模拟系统，仿真实现相关功能。 包括: 可实现单音调

2、制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统设计及仿真，要求给出系统的设计框图、源程序代码及仿真结果，并要求给出程序的具体解释说明，记录系统的各个输出点的波形和频谱图。具体内容为：(1）设计FM调制与解调、PM调制与解调的模拟系统，给出系统的原理框图,对系统的主要参数进行设计说明。(2）采用Matlab语言设计相关程序,实现系统的功能，要求采用两种方式进行仿真，即直接采用Matlab语言编程的静态仿真方式、采用Simulink进行动态建模和仿真的方式。要求采用两种以上调制信号源进行仿真，并记录系统的各个输出点的波形和频谱图。(3)采用LabVIEW进行仿真设计,实现系统的功能,要求给出系统的前面板

3、和框图，采用两种以上调制信号源进行仿真，并记录仿真结果。(4)要求对系统的时域、频域特性进行分析，并与理论设计结果进行比较分析。(5)对系统功能进行综合测试，整理数据，撰写设计报告。三、 主要设备和软件(1) PC机，一台(2) MATLAB6.5以上版本软件，一套(3) LabVIEW7.0以上版本软件，一套四、 设计内容、步骤和要求4.1必选部分(1) 设计实现FM、PM调制与解调的模拟系统，给出系统的原理框图,对系统的主要参数进行设计说明,具体参数包括：载波频率、调制信号频率、载波大小、调制信号大小、调制系数等参数。并对所设计的系统进行理论分析计算。(2) 根据所设计的FM、PM调制与解

4、调的模拟系统，进行基于Matlab语言的静态仿真设计。分别实现单音调制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统仿真设计，要求给出系统的Matlab编程仿真程序及结果，并要求写出程序的具体解释说明，记录系统的各个输出点的波形和频谱图。要求调制信号分别采用不同类型的信号进行仿真，至少给出两种以上调制信号源，具体参数自定。载波信号频率根据设计情况设定。(3) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，采用Simulink进行动态建模仿真设计。分别实现单音调制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统动态仿真设计，要求包括调制和解调的部分，并给出采用Simulink进行动态建模仿真的系统方框图，同时记录系

5、统的各个输出点的波形和频谱图。要求采用两种以上调制信号源进行仿真，具体参数自定。载波信号频率根据设计情况设定。(4) 根据仿真结果,对系统的时域、频域特性进行分析，并与理论设计结果进行比较分析。4.2 拓展部分(1) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，说明具体的参数，进行基于LabVIEW环境的仿真，分别实现单音调制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统仿真设计，要求包括调制和解调的部分，给出系统的前面板和框图，并记录仿真结果。(2) 要求调制信号采用不同类型的信号源，进行进一步的仿真，给出系统的前面板和框图，并记录仿真结果，观察分析频谱的变化情况。(3) 比较分析采用以上两种软件环

6、境：Matlab与LabVIEW，进行仿真的各自的特点，分析说明不同语言环境的各自优势。4.3 选作部分(1) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，采用Matlab语言设计相关程序，并且利用GUI设计图形用户界面，完成4.1必选部分所要求的功能。(2) 分析比较采用Matlab语言的GUI设计图形用户界面与采用LabVIEW进行设计的各自的特点。五、 课程设计报告要求(1) 设计报告书包括内容：课程设计题目，设计目的和意义，设计方案，详细设计步骤，设计结果（原理图等），测试和仿真结果（图形或数据）及其分析，结论，参考文献等。(2) 提交课程设计报告时应同时提交相关设计和仿真分析材料（电

7、路图、程序、结果等）的电子版。六、 参考文献1 信号与系统课程组. 信号与系统课程设计指导. 2007.102 吴大正. 信号与线性系统分析（第四版）. 高等教育出版社，2005,83 谢嘉奎. 电子线路非线性部分(第四版). 高等教育出版社，2003,24 黄永安等.Matlab7.0/Simulink6.0建模仿真开发与高级工程应用.清华大学出版社，2005.125 陈垚光等. 精通MATLAB GUI设计.电子工业出版社，2011.016 . LabVIEW程序设计教程. , 2008.03七、 附录设计原理附录：设计原理1FM调制与解调的原理 频率调制又称调频（FM），它是高频振荡信号

8、的频率按调制信号的规律变化，而振幅保持恒定的一种调制方式。相位调制或调相（PM）是使高频振荡的相位按调制信号的规律变化，而振幅保持不变的一种调制方式。由于频率与相位间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。因此，调频和调相统称为角（度）调（制）。若只给一个波形或表达式是无法确定调制方式是调频还是调相的。设载波信号为 （1-1）调制信号为 （1-2）调频信号的一般表达式为 （1-3）调相信号的一般表达式为 （1-4）以单音调制为例，对于调频信号而言，它的瞬时角频率、瞬时相位分别为： （1-5） （1-6）式中为调频指数。因而，调频波的表达式为 （1-7）

9、为等幅疏密波，疏密的变化与调制信号有关，调制信号寄托于等幅波的疏密之中或单位时间内过零点的数目之中。 调频信号的参数主要有：（1）最大角频偏它是瞬时角频率的最大值；最大频偏是瞬时频偏的最大值。或反映了频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。或与和成正比，与调制信号频率无关。FM波瞬时频率变化范围为，最大变化量为。（2）调制系数（调制灵敏度） （1-8） 它表示对瞬时（角）频率的控制能力，是产生FM信号电路的重要参数。（3）调频指数 （1-9）它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量。 但与F成反比。可以大于1，而且常常远远大于1。FM信号的频谱有如下特点： 以载频为中心，由无穷多对以调制信

10、号频率F为间隔的边频分量组成，各分量幅值取决于Bessel函数，且以对称分布； 载波分量并不总是最大，有时为零； FM信号的功率大部分集中在载频附近； 频谱结构与F密切相关；调频波解调又称鉴频，其中一种方法为将输入调频信号进行特定的波形变换，使变换后的波形包含有反映瞬时频率变化的平均分量。然后通过低通滤波器就能输出所需的解调电压。具体方法参见参考文献3及其他文献资料。对于单音调制的调相信号，它的瞬时角频率、瞬时相位及解调方法分别参见参考文献3。2.使用Simulink建模和仿真的过程启动Matlab后，在命令窗口中输入命令“simulink”或单击Matlab工具栏上的simulink图标，打

11、开simulink模块库窗口（使用命令simulink3可以打开老版本的simulink模块库界面）。典型的Simulink模块包括三个部分：输入模块、状态模块、输出模块。2 .1 Simulink模块库简介 Continuous（连续模块）库 Discrete（离散模块）库 函数与表格模块库 Math（数学模块）库 Sinks（信号输出模块）库：常用模块为Scope（示波器模块）、XYGraph（二维信号显示模块）、Display（显示模块） Sources（信号源模块）库（如图5-1所示），常见模块有：Constant（输入常数模块）、Signal Generator（信号源发生器模块）。

12、Signal Generator用于产生不同的信号波形，其中包括：正弦波、方波、锯齿波信号。Sources（信号源模块）还包括其它常用模块：Ramp（斜坡输入信号）、Sine Wave（正弦波输入信号）、Step（阶跃输入信号）、Clock（时间信号）、Pulse（脉冲信号）等。2.2调制解调模块库简介 Communications Blockset（通信模块集）中包含了通信仿真模块，要打开通信工具箱的模块库，可以在Matlab的命令窗口输入以下命令：commlib此时，系统会打开工具箱模块库的窗口，模块库中包括子模块库时，用鼠标双击就可以打开下级子库。要查看通信工具箱中的函数名称和内容列表，

13、可以在Matlab的命令窗口输入以下命令：help comm.如通信模块集（Communications Blockset）中的Modulation（调制库）。Modulation/Demodulation. ademod - Analog passband demodulator. （通带模拟解调） ademodce - Analog baseband demodulator. （基带模拟解调） amod - Analog passband modulator. （通带模拟调制） amodce - Analog baseband modulator. （基带模拟调制） apkconst -

14、Plot a combined circular ASK-PSK signal constellation. （计算和绘制QASK调制图）ddemod - Digital passband demodulator. （通带数字解调）ddemodce - Digital baseband demodulator. （基带数字解调）图2-1 Sources（信号源模块）库 demodmap - Demap a digital message from a demodulated signal. （数字解调逆映射） dmod - Digital passband modulator. （通带数字调制

15、） dmodce - Digital baseband modulator. （基带数字调制） modmap - Map a digital signal to an analog signal. （数字调制映射） qaskdeco - Demap a message from a QASK square signal constellation. （矩形QASK码译码） qaskenco - Map a message to a QASK square signal constellation.（计算和绘制QASK矩形图）2.3 利用Simulink建立一个仿真实例仿真内容：系统的传递函数为

16、，输入激励为阶跃函数，查看系统响应的输出变化情况。仿真过程如下：首先打开simulink模块库窗口，在simulink模块库窗口中单击菜单项“File/New/Model”，即可以建立一个新的simulink模型文件。如图2-2所示。利用鼠标单击Simulink模块库窗口中的Continuous子库，选取传递函数模块Transfer Fcn，将它拖动到新建模型文件窗口的合适的位置。然后对模型模块进行参数设置和修改，单击右键从快捷菜单中选取“TransferFcn parameters”修改传递函数参数，在弹出对话框中的传递函数分子系数“Numerator：”栏填入10，在传递函数分母系数“De

17、nominator：”栏填入1，3，10，其余参数使用默认值。若需要进一步了解该模块的参数设置说明，可以单击该对话框下方的“help”按钮。然后确认，就得到了需要仿真的传递函数。如图2-3所示。采用同样的方法，在Simulink模块库中的Sources子库中选取激励信号源，本例选取阶跃信号源（Step），并将它拖动到建模文件窗口的合适的位置。然后在Sinks子库中选取示波器（Scope）模块作为系统输出波形显示。接下来利用鼠标将三个模块连接起来。连接方法如下：模块外部的大于符号“”分别表示信号的输入输出节点，为了连接两个模块的输入输出节点，可以将鼠标置于节点处，这时鼠标显示为“十”字形状，拖动

18、鼠标到另一个模块的端口 ，然后释放鼠标按钮，则可以形成带箭头的连线，箭头方向表示信号的流向。图2-2 Simulink模块库窗口和新建模型文件窗口图2-3 修改仿真模型的参数完成后的建模系统可以存盘为模型文件，扩展名为“mdl”。如图2-4 所示。接着对输入信号源（Step）进行参数设置。根据仿真需要修改后的参数值如表5-1所示。输入信号源（Step）的参数设置界面如图2-5所示。最后双击示波器模型图标，打开示波器显示窗口。在快捷键设置菜单中设置为自动刻度。图2-4 完成的建模方框图以上工作完成后，可通过建模窗口菜单项“Simulation/Start”启动仿真，也可以单击工具栏上的小三角按钮

19、启动仿真。仿真结果如图2-6所示。表2-1 输入信号源（Step）的参数默认值及修改后的参数值参数名称默认值修改值Step time 阶跃时间（跃变的时刻）10Initial value 初始值00Final Value 终值11Sample time（采样时间）00Interpret vector parameters as 1-D（说明矢量参数为1维）选中选中Enable zero crossing detection（过零检测有效）选中选中图2-5 输入信号源（Step）的参数设置界面图2-6 仿真结果2.4调制和解调工具函数(1)模拟通带调制（amod函数）AMOD Analog pa

20、ssband modulator，语法规则如下： Y = AMOD(X, Fc, Fs, METHOD.) modulates the message signal X with carrier frequency Fc (Hz) （载波频率）and sample frequency Fs (Hz)（采样频率）， where Fc Fs. For information about METHOD and subsequent parameters， and about using a specific modulation technique， type one of these comman

21、ds at the MATLAB prompt： FOR DETAILS, TYPE MODULATION TECHNIQUE amod amdsb-tc % Amplitude modulation, double sideband with transmission carrier amod amdsb-sc % Amplitude modulation, double sideband suppressed carrier amod amssb % Amplitude modulation, single sideband suppressed carrier amod qam % Qu

22、adrature amplitude modulation（正交幅度调制） amod fm % Frequency modulation amod pm % Phase modulation(2)模拟通带解调（ademod函数）ADEMOD Analog passband demodulator. Z = ADEMOD(Y, Fc, Fs, METHOD.) demodulates the modulated signal Y with carrier frequency Fc (Hz) and sample frequency Fs (Hz), where Fc Fs. For inform

23、ation about METHOD and subsequent parameters, and about using a specific demodulation technique， type one of these commands at the MATLAB prompt： FOR DETAILS, TYPE DEMODULATION TECHNIQUE ademod amdsb-tc % Amplitude demodulation, double sideband with transmission carrier ademod amdsb-sc % Amplitude d

24、emodulation, double sideband suppressed carrier ademod amssb % Amplitude demodulation, single sideband suppressed carrier ademod qam % Quadrature amplitude demodulation ademod fm % Frequency demodulation ademod pm % Phase demodulation2.5 Simulink模块库中主要应用模块的参数设置调制解调模块位置见图2-7所示。DSB AM Modulator Passba

25、nd（双边带通带幅度调制器）的输入信号和输出信号都是抽样形式的实信号，双边带通带幅度解调器对双边带通带幅度调制信号进行解调，它的输入信号和输出信号都是抽样的实信号。解调器通过包络检测对信号进行解调，使用低通滤波器滤除残余高频成分，低通滤波器的传输函数的分子多项式系数由参数Low-pass filter numerator确定，分母多项式系数由Low-pass filter denominator确定。其模块主要参数见表2-2、表2-3所示。设计中用的比较多的频谱仪（Spectrum Scope）模块的主要参数见表2-4所示，在幅度调制的三个仿真系统中，频谱仪参数设置的要点是：输入采样时间的倒数

26、是调制载频的4倍。频谱仪完全用于数字信号测量，通常输入端与一个Zero-Order hold（采样保持电路）相连，特别是观测连续信号时，如果没有采样保持电路，频谱仪就不工作。采样保持电路设定的参数Sample time 应与后面的频谱仪的采样时间保持一致或相同。采样保持器的主要参数见表2-5所示。表2-2 DSB AM Modulator Passband（双边带通带幅度调制器）模块的主要参数参数名称参数值Input signal offset（输入信号偏移）1Carrier frequency（载波频率）180Initial phase(rad)（初始相位）Pi/3图2-7 调制解调模块位置

27、表2-3 DSB AM Demodulator Passband（双边带通带幅度调制器）模块的主要参数参数名称参数值Output signal offset（输出信号偏移）1Carrier frequency（载波频率）180Initial phase(rad)（初始相位）Pi/3Low-pass filter numerator（低通滤波器分子）4.75 9.14 4.75*0.1Low-pass filter denominator（低通滤波器分母）1 -1.3108 .4936Sample time（抽样时间）0.001表2-4 频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数参数名称参

28、数值Buffer size（缓存长度）1024Buffer overlap （缓存交叠）256FFT length （FFT长度）1024Number of spectral averages （平均数）10Scope position （显示位置）get(0,defaultfigureposition)Frequency units （频率单位）HertzFrequency range （频率范围）0Fs/2Amplitude scaling （幅度刻度）AmplitudeSample time of original time series （输入信号的采样时间）0.0014Minimum

29、 Y-limit（Y量程下限）-2Maximum Y-limit（Y量程上限）802-5 Zero-Order hold（采样保持电路）的主要参数参数名称参数值Sample time1/7202.6 参考设计例1: 通带频率调制的系统的参考仿真框图通带频率调制的系统参考仿真框图如图2-8所示，通带频率调制的仿真系统中示波器的波形图如图2-9所示，通带频率调制后信号的频域图如图2-10所示。图2-8 通带频率调制的系统参考仿真框图图 2-9 通带频率调制的仿真系统中示波器的波形图图2-10 通带频率调制后信号的频谱图例2: 通带相位调制的系统的参考仿真框图通带相位调制的系统参考仿真框图如图2-1

30、1所示，通带相位调制的仿真系统中示波器的波形图如图2-12所示 图2-11 通带相位调制的系统参考仿真框图 图 2-12 通带相位调制的仿真系统中示波器的波形图3. Matlab工具箱中的信号产生函数利用MATLAB信号处理工具箱提供的一些函数,可以很方便地产生三角波、方波等函数波形。 周期性三角波或锯齿波函数sawtooth 调用格式为：x = sawtooth(t, width)功能：产生一个周期为2、幅度在-1到+1之间的周期性三角波信号。其中width表示最大幅度出现的位置：即在一个周期内，信号从t=0到width2时函数值从-1到+1线性增加，而从width2到2又是从+1到-1线性

31、下降。width取值在0 1之间。 若x = sawtooth(t, width)，则对应的周期为2/。 示例：产生周期为0.2的三角波，width取值分别为0、1、0.5。 td = 1/; % td为时间间隔 t = 0 : td : 1;x1 = sawtooth(2*pi*5*t,0);x2 = sawtooth(2*pi*5*t,1);x3 = sawtooth(2*pi*5*t,0.5);subplot(311); plot(t,x1);subplot(312); plot(t,x2);subplot(313); plot(t,x3);运行结果如图3-1所示。图 3-1 三角波、锯

32、齿波的产生图 周期性方波信号square 调用格式为：x = square (t, duty)功能：产生一个周期为2、幅度为1的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例如：产生频率为40Hz、占空比为75%的周期性方波所调用的语句为 x = square (2*pi*40*t, 75); (非周期)三角波脉冲信号tripuls 调用格式为：x = tripuls (t, width, skew)功能：产生一个最大幅度为1、宽度为width、斜率为skew的三角脉冲信号。该函数横坐标范围由向量t决定，其三角波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的

33、范围；斜率skew在-1到+1之间取值，它决定了最大幅度1所对应的横坐标位置：width/2skew。 示例：仔细观察由下面代码产生的图3-2中3个三角波信号之间的区别，对tripuls函数的使用做一个总结。 t = -3:0.001:3;x1 = tripuls(t,4,0);subplot(131); plot(t,x1);axis(-4 4 0 1);gridt = -6:0.001:6;x2 = tripuls(t,4,0.5);subplot(132);plot(t,x2);axis(-4 4 0 1); gridx3 = tripuls(t+2,4,0.5);subplot(133

34、);plot(t,x3);axis(-4 4 0 1);grid图3-2 三角波脉冲信号 (非周期)矩形脉冲信号rectpuls 调用格式为：x = rectpuls (t, width)功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围由向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。width的默认值为1。 示例：生成幅度为2，宽度T = 4、中心在t = 0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。t = -4 : 0.0001 : 4;T = 4;x1 = 2*rectpuls(t, T);subplot(121);plo

35、t(t, x1);axis(-4 6 0 2.2)grid;x2 = 2*rectpuls(t-T/2,T);subplot(122);plot(t, x2);axis(-4 6 0 2.2)grid;运行结果如图3-3所示。 图3-3矩形脉冲信号 取样函数sinc 4虚拟仪器LabVIEW简介虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）是对传统仪器概念的重大突破，它是计算机技术与仪器、仪表技术相结合的产物。 LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的简称，是NI公司的创新软件

36、产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境。LabVIEW是基于图形化编程语言的开发环境，图形化的表示方式是比文本代码更为自然的设计表示法。通过交互式面板、对话框、菜单和上百个函数块即虚拟仪器（VI），能事半功倍地完成应用系统。例如可以通过轻松地拖拉这些VI 到框图中来构建应用程序，极大地减少开发时间。VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作为子程序，这里称为子VI（subVI），可被其他VI调用。图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是程序框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，L

37、abVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。4.1 LabVIEW应用程序说明所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器(VI)，它包括前面板(front panel)、程序框图(block diagram)两部分。l 前面板前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制(control)和显示对象(indicator)。图4-1所示是一个随机信号发生和显示的简单VI

38、是它的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。还有一个控制对象开关，可以启动和停止工作。显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的程序框图。l 程序框图程序框图提供VI的图形化源程序。在程序框图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。程序框图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。图4-1是与图4-2对应的程序框图。我们可以看到程序框图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显

39、示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个While Loop循环，由开关控制这一循环的结束。控制对象(输入)显示对象(输出)图4-1随机信号发生器的前面板函数：随机数发生器结构：循环与前面板控件对应的连线端子与前面板控件对应的连线端子图4-2随机信号发生器的的程序框图设计程序图的基本方法是：从函数库选取所需的函数图标，井按照数据在程序中传送的顺序把它们和控件图标的位置统一编排好.再用连线工其将图标都连接起来。如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而程序框图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面

40、板，而且其功能也与标准仪器相差无几。LabVIEW的流程图编程方法和分析VI库的扩展工具箱使得分析软件的开发变得更加简单。LabVIEW 分析VI通过一些可以互相连接的VI，提供了最先进的数据分析技术。LabVIEW 6i版本中，有两个子模板涉及信号处理，分别是Analyze子模板和Waveform子模板。这里主要涉及前者。进入Functions模板AnalyzeSignal Processing子模板，如图4-3所示，其中共有6个分析VI库。其中包括：Signal Generation（信号发生）：用于产生数字特性曲线和波形。Time Domain（时域分析）：用于进行时域转换、时域分析等。

41、Frequency Domain（频域分析）：用于进行频域转换、频域分析等。Measurement（测量函数）：用于执行各种测量功能，例如单边FFT、频谱、比例加窗以及泄漏频谱、能量的估算。Digital Filters（数字滤波器）：用于执行IIR、FIR 和非线性滤波功能。Windowing（窗函数）：用于对数据加窗。图4-3 LabVIEW 6i中的信号处理子模板4.2 信号的产生当无法获得实际信号时，信号发生功能可以产生虚拟信号测试程序。在LabVIEW 6i中提供了波形函数，为制作函数发生器提供了方便。以WaveformWaveform Generation中的基本函数发生器(Bas

42、ic Function Generator . vi)为例，其图标如图4-4所示。图4-4 基本函数发生器的图标其功能是建立一个输出波形，该波形类型有：正弦波、三角波、锯齿波和方波。这个VI会记住产生的前一波形的时间标志并且由此点开始使时间标志连续增长。它的输入参数有波形类型、样本数、起始相位、波形频率（单位：Hz）Basic Function Generator . vi的各端口参数说明：offset：波形的直流偏移量，缺省值为0.0。数据类型DBLreset signal：将波形相位重置为相位控制值且将时间标志置为0。缺省值为FALSE.signal type：产生的波形的类型，缺省值为正

43、弦波。frequency ：波形频率（单位 Hz），缺省值为10。amplitude ：波形幅值，也称为峰值电压，缺省值为1.0。phase ：波形的初始相位（单位 度）缺省值为0.0.error in ：在该VI运行之前描述错误环境。缺省值为 no error. 如果一个错误已经发生，该VI在error out端返回错误代码。该VI仅在无错误时正常运行。 错误簇包含如下参数：status ：缺省值为FALSE，发生错误时变为TRUE。 code ：错误代码，缺省值为0。Source ：在大多数情况下是产生错误的VI或函数的名称，缺省值为一个空串。sampling info ：一个包括采样信息

44、的簇。共有Fs和#s 两个参数。Fs ：采样率，单位是样本数/秒，缺省值为1000。#s ：波形的样本数，缺省值为1000。duty cycle (%)：占空比，对方波信号是反映一个周期内高低电平所占的比例，缺省值为50%。signal out：信号输出端phase out ：波形的相位，单位：度。error out ：错误信息。如果 error in 指示一个错误，error out 包含同样的错误信息。否则，它描述该VI 引起的错误状态。使用该VI制作的函数发生器如图4-5，由程序框图4-6可以看出，其中没有附加任何其他部件。图4-5 基本函数发生器的前面板图4-6 基本函数发生器的程序框

45、图在模拟状态下，信号频率用Hz或者每秒周期数为单位。但是在数字系统中，通常使用数字频率，它是模拟频率和采样频率的比值，表达式如下：数字频率模拟频率/采样频率这种数字频率被称为标准频率，单位是周期数/采样点。有些信号发生VI使用输入频率控制量f，它的单位和标准频率的单位相同：周期数/每个采样点，范围从0到1，对应实际频率中的0到采样频率fs的全部频率。它还以1.0为周期，从而令标准频率中的1.1与0.1相等。例如某个信号的采样频率是奈奎斯特频率(fs/2)，就表示每半个周期采样一次(也就是每个周期采样两次)。与之对应的标准频率是1/2周期数/采样点，也就是0.5倍周期数/采样点。标准频率的倒数1/f表示一个周期内采