基于LabVIEW軟件的通信原理實驗教學平臺設計方案

1.引言

《通信原理》課程是我校通信工程專業、電子信息工程專業的一門專業基礎課，學生對本門課程的掌握程度直接影響到后續專業課程的學習。在實際教學中認識到由于其理論性比較強，學生容易產生厭煩心理。因此，需要大量相關的實驗操作實現對理論知識進行理解、消化。實際的通信系統實驗又很難都在實驗室中完成，通過進行虛擬實驗平臺的建設可以很好的解決這樣的問題。虛擬實驗除了具有在時間上和空間上的應用都非常靈活的特點，還可以減少實驗室中實驗設備的損壞維修費用。現已被越來越多的高等院校校所認可，并逐步實現采用虛擬實驗室對傳統的實驗室進行補充和替代[1-3].

2.通信原理虛擬實驗平臺總體結構

建設通信原理虛擬實驗室平臺的目標就是在結合理論教學的基礎上，構造適合本校學生學習、運用及研究該課程的實驗環境[4].為了盡可能多的包括通信原理課程的實驗，該平臺設計了幾乎涵蓋了通信原理課程的所有重點理論內容。實驗平臺設計的總體結構如圖1所示。

3.通信原理虛擬實驗平臺設計及實現

3.1 設計目標

通信原理虛擬實驗整體平臺設計不能太復雜，以免使得學生望而生畏，應能較好的運用虛實結合的特點，給出參考范例，學生可以自行搭建設計。

具體的設計目標如下：努力使系統的內容將通信原理課程大多數實驗內容都包含進去。

整個實驗平臺應該保證每個子模塊是相對獨立的，以便進行后續的擴展;系統應具有較強的健壯性，提供的實驗環境應該是非常穩定的，避免由于學生的不正確操作而出現系統崩潰的情況;系統的用戶界面要比較友好，具有較好的交互性，包含完整的幫助文檔，操作簡單，能夠及時響應操作。

3.2 設計實例

LabVIEW程序主要包括前面板和方框圖程序兩部分。前者主要是模擬真實儀器的面板操作，可進行輸入數值設置、文本顯示等操作。

方框圖程序主要是應用圖形編程語言進行編寫，類似于傳統程序(如C語言)的源代碼，可以傳送前面板輸入的命令參數到具體儀器，然后進行相應的操作。LabVIEW的特點之一就是流程圖程序設計語言，這與傳統程序語言線性結構不同。下面以實驗平臺中模擬通信系統的非線性調制的仿真平臺為例進行敘述。頻率調制(FM)是一種載波頻率隨基帶信號的變化而改變的一種調制方式，是參考教材第五章第三節的內容[5].虛擬實驗平臺的進入界面如圖2所示。

點擊入口按鈕后進入實驗系統選擇模塊，如圖3所示。選擇模擬通信系統→非線性調制進入非線性調制(FM)實驗平臺，對應的前面板及程序框圖如圖4、圖5所示。

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