基于LabVIEW和USRP的FM收音机
基于labview的频率调制分解
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。
基于labview的频率调制
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： ⎰+=t f c d m k t f t 0)(22)(ττππθ（1.1）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。
基于LabVIEW和USRP的高频信号发生与测量系统设计
连接 进行 射 频 信 号 传 输 的ｖＩ 。其 一 个 会 话 对 于 发送 配 置 数 据 和 向 Ｕ Ｓ Ｒ Ｐ 发 送Ｉ Ｑ数据 是很 有 必要 的 。一 个 Ｔ ｘ只可 以和 Ｔ ｘ函数 一起 使
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图３ 正 余弦高频信号产 生工作框 图
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３ ． ３ 高频 正余 弦信 号谱 分析 上位 机设 计 外 部高 频 正余 弦信 号从ＵＳ Ｒ Ｐ Ｒ Ｘ１ 或Ｒ Ｘ２ 通 道输 入ＵＳ Ｒ Ｐ 平 台。 ＵＳ Ｒ Ｐ 平 台 以２ ０ Ｍ／ Ｓ 的速 度 通 过千 兆 以太 网将 模 数转 换 后 得到 的波
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通原实验--频率调制实验学习资料
通原实验--频率调制实验通信原理实验基于LabVIEW的频率调制姓名：张哲熙学号： 13212171组员：李美洁指导教师：李丞日期： 2015/12/11上课时间：星期一第六大节基于LabVIEW的频率调制一、实验目标在本实验中要在LabVIEW +USRP平台上完成一对调频收发信机，要求可以通过接收端或者普通的FM收音机接收到发送端发射的.wav声音文件，用做好的FM接收机收听调频广播。
本实验将加深对频率调制相关概念的理解，并使初步掌握LabVIEW +USRP软件无线电平台的使用方式。
二、实验仪器软件：LabVIEW 2012（或以上版本）硬件：两套USRP（子板频带宽97~108MHz），两台计算机；三、基本原理及分析频率调制信号的表示式为：()cos[()]tm cS t A t kfm dωττ-∞=+⎰其中，kf为调频灵敏度，m(t)为调制信号。
从公式出发即可完成频率调制的程序。
如图3-1是调频信号的时域波形与频域波形。
经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。
如图3-2小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。
图3-2 FM信号解调原理框图调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。
方框图如图3-3所示()FM S t ()m t图3-3 FM信号解调原理框图其中鉴频器包括微分电路和包络检波电路。
对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。
所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。
四、实验任务实现本实验包括发送端和接收端两个主程序，该程序已经提供前面板、程序框图及大部分的程序。
实验中需要完成subFMMod子程序和subFMDemod子程序来实现对声音波形的FM调制和解调。
1.发送端发送端程序框图如图4-1：图4-1 发送端程序框图发射端的主程序包含3个功能模块，其功能如下所述。
①获取音频文件此模块的作用是根据输入的路径获取音频文件，对应程序框图中的subGetSoundFile子程序，如图所示。
基于LabVIEW和USRP的FM收音机
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。
软件无线电Labview仿真实验报告
《通信系统原理实验》课程研究性学习手册一、实验任务：1、在LabVIEW 平台上完成一个AM 演示程序，实现简单的AM 调制。
2、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。
二、理论分析：1.幅度调制幅度调制（Amplitude Modulation ，AM ）是一种模拟线性调制方法。
频域上，已调信号频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域上，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。
AM 调制的载波信号通常是高频正弦波，作为载体来传递信源信号中的信息。
调制结果是一个双边带信号，中心是载波频率，带宽是原始信号的两倍。
调制信号的数学表达式为：()()()()()()000c o s c o sθωθω+++==t t f t A t c t m t s c c AM （1.1） 式中，)(t m 是调制信号，其直流分量为0A ，交流分量为；)(t c 是载波信号，其为角频率为c ω、初始相位为0θ的余弦信号。
从式1.1我们能够得出幅度调制的已调信号就是是)(t m 和)(t c 的乘积。
为了实现)(t m 能够对载波信号的幅度实现线性调制，)(t m 应该包含直流分量来保证0)(≥t m ，也就是 ()0m a x A t f ≤ （1.2）这样的话才能够保证()t s AM 的包络完全在时间轴上方，如图1所示。
根据式（1.2），为避免产生“过调幅”现象而导致包络检波的结果严重失真，兹定义一个重要参数：10≤=A A mAM β （1.3）式中，称AM β为调幅指数，或调幅深度；m A 代表信源信号()t f 的最大幅值。
一般AM β不超过0.8。
下面对AM 调制在频域上进行分析。
对于式1.1，我们能够直接通过傅里叶变换得到其频域表达式，如式1.4所示。
()()()[]()()[]22220000000θθωωωωδπωωωωδπωj j AM e F A e F A S -+-++++=-（1.4）频谱如图2所示：图2 调幅信号频谱由于软件无线电的核心思想是对天线感应的射频模拟信号尽可能地直接数字化，将其变为适合于数字信号处理器（DSP ）或计算机处理的数据流，然后由软件（算法）来完成各种各样的功能，使其具有更好的可扩展性和应用环境适应性，故而对信源信号的各种调制与解调过程都是在数字域实现的。
北交大通原labview实验报告-FM
《通信系统实验》课程研究性学习手册姓名祖健文学号12211189同组成员刘少强指导教师李丞时间2014年12月一、实验任务：1、实验简介：频率调制（FM ）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 。
2、实验目标：进一步学习并练习图形化编程方式；学习并运用LabVIEW 和USRP 的基本模块、使用和调试方法；在直观深入理解调频收音机的工作原理的基础上，培养将具体通信原理知识转化为编程算法的思维模式、以及图形化编程的能力，感受真实信号。
3、实验任务：实现一个频率调制的收音机，并正确接收空中的调频广播电台信号。
二、理论分析： 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：⎰+=tfc d m k t f t 0)(22)(ττππθ（1.1）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。
基于LabVIEW的AM和FM调制
基于LabVIEW的AM和FM调制通信工程《通信仿真综合实练》研究报告基于LabVIEW的AM和FM调制学生姓名：学生学号：指导教师：所在学院：信息技术学院专业班级：通信工程中国·大庆2012 年 5 月引言现代科技的发展日新月异。
计算机技术则尤为如此。
计算机强大的处理能力，使得它成为一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。
在工业自动化和测试及测量领域，传统的方法有许多重复建设，显然已经不能适应时代发展的需要了。
如何利用先进的计算机技术提高效率则成为该领域迫切需要解决的问题。
1986年，美国NI公司（Nation Instrument）提出了虚拟仪器的概念，提出了"软件即仪器"的口号，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命。
随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为未来各级实验室以及研究机构发展的方向。
虚拟仪器，顾名思义，它应具有传统仪器的功能，又有别于其传统仪器。
它的特点体现在其灵活性上，它能够充分利用和发挥现有计算机先进技术，使仪器的测试和测量及自动化工业的系统测试和监控变得异常方便和快捷。
1虚拟仪器简介虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。
使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。
虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要2 LabVIEW概况LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench实验室虚拟仪器工程平台）是一个程序开发环境。
基于USRP平台的软件无线电调频广播接收研究
软件开发基于U SRP平台的软件无线电调频广播接收研究作者/魏景新，华北科技学院电子信息工程学院基金现目：廊坊市科技技术研究与发展计划自筹经费项目（2016011006),中央高校基本科研业务费项目（3142014077)文章摘要：针对传统无线电设计过度依赖硬件、难于扩展的局限性，结合通用的USRP软件无线电平台，采用复化求积法与数字信号相干 解调法分别实现了调频信号的数字化调制与解调，给出了基于GNU Radio的调频广播信号接收方案。
论文对通用实验平台USRP、开源软 件GNU Radio进行了介绍，通过设置WBFM模块，调用相关模块构建了调频广播解调接收的信号流程图，运用GNU Radio软件实现了调 频广播信号的解调，能够进行声卡播放。
测试结果表明：构建的软件无线电FM接收机能够较好的实现收音机的频道选择、音量控制等功 能，具有便于部署、功能易扩展和易于升级等优势。
关键词：软件无线电；USRP;GNU Radio;数字锁相环引言软件无线电的概念最早是在1992年5月由Jeo Mitola[11首次提出的，软件无线电SDR(Software Defined Radio)技术是以现代通信理论为基础，以数字信号处理为 核心，以微电子技术为支撑，将模块化、系统化的硬件模块 集成在一个通用的平台上，通过在这个平台上加载模块化的 软件程序来实现各种不同的无线通信功能。
其基本思想是是 使宽带模数变换器(A/D)及数模变换器（D/A)尽可能地靠近 射频天线，建立_个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台，在这个硬件平台上尽量利用软件技术 来实现无线电台的各种功能。
鉴于FM信号具有非常优越的抗噪声性能，频率调制 (FM)被广泛应用在众多现代通信系统中，相同带宽的FM 信号比AM信号的解调信噪比增益高。
因此民用领域中，调 频广播、广播电视伴音、卫星广播电视都采用FM调制，论 文主要研究的主要内容是利用当前较为通用的USRP软件 无线电平台，完成调频广播电台信号的接收。
基于LabVIEW和USRP的通信原理虚实结合实验平台设计
基于LabVIEW和USRP的通信原理虚实结合实验平台设计纪艺娟;高凤强;郭一晶;季磊;郭宇婕【摘要】为实现通信原理课程理论与实践的结合,设计了虚实结合的通信原理实验平台.该平台采用LabVIEW虚拟仪器与无线电收发设备USRP相结合的方式,实现了在线实验、文件共享、数据传输和远程查看等功能.以幅度调制虚拟仿真实验和FM音乐收发硬件实验为例,对该平台进行功能测试.测试结果表明:该平台可以准确、高效地进行通信原理仿真和硬件实验,实现了虚实结合、网络交互式的实验教学.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】4页(P155-158)【关键词】通信原理;实验平台;LabVIEW;USRP【作者】纪艺娟;高凤强;郭一晶;季磊;郭宇婕【作者单位】厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 ,福建漳州 363105;厦门大学嘉庚学院电子信息实验中心 ,福建漳州 363105;厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 ,福建漳州 363105;厦门大学嘉庚学院电子信息实验中心 ,福建漳州 363105;厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 ,福建漳州 363105;厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 ,福建漳州 363105;厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 ,福建漳州 363105【正文语种】中文【中图分类】TN911;G642.423通信原理是电子类相关专业的一门重要的专业课程,对理论与实践的结合要求较高。
传统的通信原理实验教学多以验证性实验为主,利用的是模块化的实验箱。
由于实验设备可支持的实验内容基本固定,实验内容的可扩展性较差。
随着Matlab和SystemVIEW等仿真软件的引入,实验内容的多样性、设计性和学习效率得到了提升[1-3]。
但是仿真环境的理想化以及虚拟与实际的差异,用实验箱进行实验不能很好地培养的学生综合设计能力和创新能力。
笔者将虚实结合的教学方法引入通信原理课程的实验教学中,设计了一种基于LabVIEW和USRP、虚实结合的通信原理实验平台[4-6]。
刘琴-13222013-周一16点20分-频率调制实验报告汇总
2）运用MT Modulate FM函数对重采样后的波形进行FM调制。
3）将输出簇创建波形，因为波形不能直接输出，转换时间标识后，连接waveform
3所示
3 subFMMod子程序框图
接收端
4所示。前面板左侧同样为参数输入部分，可以配置USRP的
前面板右侧为输出部分，可以显示对接收到的声音信号进行解
FM收音机接收到发送端发射的.wav声音文件，用做好的FM接收机收听调频广播。
LabVIEW+USRP软件无线电平台的使
实验仪器
LabVIEW 2012（或以上版本）；
USRP（子板频带含97~108MHz），两台计算机；
基本原理及分析
、频率调制。FM（Frequency Modulation）代表频率调制，常用于无线电和电视广播。
t)(cos)(dmktAts
ccFM （1.2）
A代表载波幅度，fk代表调制指数，()m代表信源信号。由于在软件无线电
1.2进行数字化。若将调频信号以t为
1.2中的积分运算应转化为适合用软件处理的数值积分，可采用复化
FM连续数学表达式的离散化。即把积分区间分成若干子区间，再在每个子区间
即将积分区间［a，b］分为n等份，分点khx
通信原理实验
LabVIEW的频率调制
刘琴
13222013
仝欣
李丞
2015.12.15
一 第 五 大节
实验目标
LabVIEW+USRP平台上完成一对调频收发信机，要求可以通过接收端或
76～87.5MHz的频段用于大学校园广播（四六级听力的时候用）。一般是以
为步进搜索电台，规定电台可以使用的最大频偏为75KHz，频道之间留25KHz作为
基于LabVIEW和USRP的FM收音机
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。
labview课程设计调频收音机
labview课程设计调频收音机一、课程目标知识目标：1. 掌握调频收音机的基本原理，包括频率调制、解调等；2. 学习LabVIEW软件的基本操作，熟练使用相关工具包；3. 了解虚拟仪器技术在调频收音机设计中的应用。
技能目标：1. 能够运用LabVIEW软件设计简单的调频收音机程序；2. 学会使用虚拟仪器进行信号采集、处理和分析；3. 培养动手实践能力，通过搭建调频收音机硬件电路，实现信号收发。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和虚拟仪器技术的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生面对困难的勇气和信心，培养坚持不懈、积极探索的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为实践性较强的电子技术课程，结合LabVIEW软件教学，旨在提高学生的动手能力和实际应用能力；2. 学生特点：学生在前期课程中已学习过电子技术基础知识，具备一定的电路分析和设计能力，但对LabVIEW软件和虚拟仪器技术相对陌生；3. 教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，培养实际操作能力，提高学生的综合素养。
1. 熟练掌握调频收音机的基本原理和LabVIEW软件操作；2. 能够独立设计并搭建调频收音机硬件电路，完成信号收发；3. 具备团队协作精神，善于沟通交流，面对问题能积极寻求解决方案。
二、教学内容1. 调频收音机原理：- 简介调频广播的基本概念、优缺点；- 详细讲解频率调制、解调的原理；- 分析调频收音机的系统组成。
2. LabVIEW软件操作：- 介绍LabVIEW软件的基本界面和操作方法；- LabVIEW编程基础，包括数据类型、结构、函数和子VI；- 学习使用LabVIEW中的信号处理工具包。
3. 调频收音机程序设计：- 学习虚拟仪器设计流程，包括需求分析、程序设计、调试与优化；- 结合实际需求，设计调频收音机程序；- 搭建调频收音机硬件电路，实现信号收发。
基于LabVIEWUSRP的实验教学
基于LabVIEW和USRP的实验教学1. 背景2. 理念3. 实验4. 实施5. 展望目录CONTENTS大三上大三下大三小学期/大四上1. 背景光通信技术基础无线通信基础交换与通信网技术光纤通信系统(研究性专题)移动通信系统(研究性专题)多媒体通信(研究性专题)信息网络基础(研究性专题)下一代互联网(研究性专题)通信网络安全（研究性专题）无线通信技术课程设计计算机网络课程设计现代交换技术课程设计数字通信技术课程设计数字图象处理技术课程设计通信原理通信原理实验通信工程综合实验教材：无线通信（Wireless communications ），Andreas F.Molisch 著，田斌等译，电子工业出版社，第1版/第2版，2008年/2015年。
实验：?系统复杂，学生多，时间少，经费缺仿真？matlab …1. 背景第1章无线通信概论（1，2）第2章无线信道传播机制（3，4）第3章无线信道的统计描述（5）第4章宽带和方向性信道的特性（6）第5章信道模型（7）第6章数字调制解调（10，11，12）第7章信道编码（14）第8章分集（13）第9章均衡（16）第10章扩展频谱系统（18）第11章正交频分复用（19）第12章多天线系统（20）1. 背景①研究型大学/工程教育/创新人才培养以”以学生为本““能力培养为主”的模式。
②本科生实验教学是贯彻这一理念有效途径采购?拥有大批知名的专家学者、先进的科研设施和研究成果；科研成果进本科实验，科研与教学实验对接，为学生搭建学习研究的平台。
③软件无线电是无线电工程现代方法利用NI-USRP给出GSM-R、TETRA测试接收机利用PXI构建信道仿真仪④被国外著名大学stanford、UT、UCSD等采用北交大、上海交大，北京邮电做大创1. 背景LabVIEW(Lab oratory V irtual I nstrument E ngineering W orkbench)一种图形化的编程语言前面板程序虚拟仪器VI天线端口频率范围：50 MHz –2.2 GHz千兆以太网口用来和计算机进行数据交互MIMO 扩展端口用于与其他USRP 相连，构成MIMO电源外部参考信号输入端口USRP (U niversal S oftware R adio P eripheral)通用软件无线电外设1. 背景1. 背景USRP原理框图及电路板射频中频基带理论设计实现2. 理念☐模拟通信的调幅、调频；数字通信的采样/量化/信源编码/基带传输/信道编码/调制和解调☐无线通信的信道/调制和解调/信道编码/分集/均衡/扩频/OFDM/MIMO ☐实验尽可能的用声音、文本、图像和视频作为检验实验是否完成的手段，体会书本理论知识如何融入真实生活☐设计成系统型、模块化的实验，其中某些部分残缺故障，学生设计、编程、调试完成这些关键模块，体会自己工作在系统中的价值①激发学生兴趣，调动学习主动性②提高学生成就感，建立个人自信心Block diagram a typical Digital Communication systemMultiple accessSource encodeChannel encodemodulateSource decodeSourceMultiple accessChannel decodedemodulate SinkEncrypt XMTRCVDecryptSynch-ronizationChannel11DiversityEqualization2. 理念2. 理念①结合多门课程的综合知识，培养学生综合使用各门课程相关知识的能力从“模”(拟通信)到“数”(字通信)从“软”(件仿真)到“硬”(件平台)从“小”(模块)到“大”(系统)从“低”(频)到“高”(频)②考查学生利用学到的知识解决实际工程问题的能力，对学生的分析、设计和综合等能力进行系统培养。
基于LabVIEW的收音机调台原理演示系统
基于LabVIEW的收音机调台原理演示系统作者：王文婷解璞张岭曹曼来源：《现代电子技术》2013年第10期摘要：收音机调台原理是电路分析课程中谐振电路的一种典型应用。
在此利用LabVIEW 软件设计了一个收音机调台原理的演示系统。
该系统利用ActiveX控件技术调用WindowsMediaPlayer作为收音机面板，能通过改变谐振电路的参数，实时绘出频响曲线并完成调台操作，具有界面友好和操作简单的特点，可应用于电路分析课程的课堂演示中去。
关键字：收音机调台；谐振电路； LabVIEW；演示系统中图分类号： TN911⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）10⁃0109⁃02谐振现象是电路分析课程中关于频率响应的重要内容，指的是当电路的激励频率等于电路固有频率时，电路呈现纯电阻性质，即电路输入端口上电压和电流同相位的现象。
无线电接收系统（如收音机的调台）就是利用电路谐振理论实现的[1]。
为了增强课堂授课趣味性，提高学员的感性认识和加深学员对该理论知识的理解，本文利用LabVIEW软件设计了一个收音机调台原理演示系统。
该系统能够结合谐振电路的特点，将其工程应用实例的仿真引入到课堂教学中去，方便实现收音机的调台操作，且具有界面友好、操作方便、生动活泼的特点。
1 收音机调台原理2 演示系统设计2.1 系统功能介绍该系统的功能主要有：（1）通过修改电路参数，动态绘出电路的频率响应曲线，并计算出电路的谐振频率；（2）通过调节电路中电容C的值，实现收音机调台的功能，并能同时观察频响曲线随电容C变化而变化的情况；（3）通过改变输入信号ui的幅度来观察谐振曲线的变化，从而说明收音机所接受到的信号强度的大小对谐振曲线的影响。
由于本系统在演示收音机的调台功能的同时，还可以动态观测频率响应曲线随参数的变化情况，更容易使学员将理论与实际联系起来，加深学员对所学理论知识的理解。
同时，由于演示系统加入了音频信号，使演示更加生动、形象，增加了课堂授课的趣味性。
基于LabVIEW的收音机调台原理演示系统
基于LabVIEW的收音机调台原理演示系统王文婷;解璞;张岭;曹曼【摘要】收音机调台原理是电路分析课程中谐振电路的一种典型应用。
在此利用LabVIEW软件设计了一个收音机调台原理的演示系统。
该系统利用ActiveX控件技术调用WindowsMediaPlayer作为收音机面板，能通过改变谐振电路的参数，实时绘出频响曲线并完成调台操作，具有界面友好和操作简单的特点，可应用于电路分析课程的课堂演示中去。
%The radio tuning principle is typical application of the resonant circuit in the circuit analysis course. A radio tun⁃ing principle demonstration system is designed in this paper by using LabVIEW software. The ActiveX controls is used in the system to call WindowsMediaPlayer as radio panel to plot the frequency response curve in real time and complete the operation of transferring station through changing the parameters of the resonance circuit. The system has the characteristics of friendly in⁃terface and simple operation. It can be applied to classroom demonstration of circuit analysis course.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】3页(P109-110,114)【关键词】收音机调台;谐振电路;LabVIEW;演示系统【作者】王文婷;解璞;张岭;曹曼【作者单位】军械工程学院车辆与电气工程系，河北石家庄 050003;军械工程学院车辆与电气工程系，河北石家庄 050003;军械工程学院车辆与电气工程系，河北石家庄 050003;军械工程学院车辆与电气工程系，河北石家庄 050003【正文语种】中文【中图分类】TN911-34谐振现象是电路分析课程中关于频率响应的重要内容，指的是当电路的激励频率等于电路固有频率时，电路呈现纯电阻性质，即电路输入端口上电压和电流同相位的现象。
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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。
由于在软件无线电中，各种调制都是在数字域实现的，所以首先要对（式2-2）进行数字化。
若将调频信号以t 为采样间隔离散化，则（式2-2）中的积分运算应转化为适合用软件处理的数值积分，可采用复化求积法实现FM 连续数学表达式的离散化。
即把积分区间分成若干子区间，再在每个子区间上用低阶求积。
即将积分区间［a ，b ］分为n 等份，分点kh x k =，n a b h -=，k ＝0，1，…，n 在每个子区间[]1,+k k x x 上引用梯形公式()()()[]121++≈⎰+k k x x x f x f h dx x f k k ，求和得复化求积公式为： ()()()()[]∑∑⎰⎰-=+-=+≈==+10110a 2x 1n k k k n k x x b x f x f h dx x f dx f I k k （式2-3）采用复化求积公式后，按三角运算展开后可得到FM 的离散数学表达式为：()[]()[])sin(2)1(sin )cos(2)1(cos )(11s c n i s s s f s c n i s s s f s FM nT T i x iT x T k nT T i x iT x T k nT s ωω•⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+-•⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+=∑∑== （式2-4）从理论上来说，各种通信信号都可以用正交调制的方法加以实现，如图2-3所示。
图2-3正交调制实现框图根据图3，可以写出它的时域数学表达式为：()()()())sin(cos t t Q t t I t S c c FM ωω+= （式2-5）2.2 反正切解调原理在本实验中，推荐一个经典的解调方法——反正切方法。
其基本思想和实现过程如下： 对于连续波调制，调制信号的数字表达式可以写成：()[]n n A n S φω+=c 0cos )( （式2-6） 换句话讲，()()()[]∑Φ++=0c cos n m k n n A n S ω （式2-7） 式中，c ω表示载频的角频率，k 表示比例因子，0φ是一个常数。
展开（式2-7）的结果是：()()[][])sin()(sin )()cos()(cos 00n n m k n A n n m k n A n S c c ωω∑∑Φ+-Φ+=（式2-8）根据正交展开，设置同向分量如下： ()[]∑Φ+=0)(cos )(n m k n A n X I （式2-9） 假设正交分量是： ()[]∑Φ+=0)(sin )(n m k n A n X Q （式2-10）对正交分量与同向分量之比值进行反正切运算，得：()0)(arctan ∑Φ+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Φn m k X X n I Q（式2-11）然后，对相位差分，就可以得到调制信号为：()())(1n m n n =-Φ-Φ （式2-12） 即对接收到的经过下变频的基带正交信号化为极坐标的形式，得到其相位后再进行求导处理，得到调制信号。
3 实验步骤实验指导参考步骤：下面说明FM_Rx.vi 的设计过程，完成后的效果可以收听FM 广播电台节目。
FM 收音机的原理框图如图3-1所示。
在学生程序FM Receiver.vi 中，框图中接收调频信号等模块都已经给出，FM 解调部分是同学需要结合通信原理设计算法并完成的。
下面给出实验指导：图3-1 FM 收音机原理框图⑴ 改变载波频率[Hz]找到你要收听的广播电台，例如，如果中心频率是94.7MHz 并且电台出现在频谱图上-1M 位置处，那么该广播电台的频率为93.7MHz 。
⑵ 将I/Q 速率[样本数/秒]减小到200k 。
⑶ 打开频谱图中的自动模式“Auto Scale X”。
⑷ 移动到程序框图（CTRL+E ）。
⑸ 从未完成的图形程序“Disabled Diagram”中捕捉VI 并把它们放在程序框图中。
⑹ 我们的目标是：基于FM 解调器是从一个实信号恢复原始的音频。
从得到一个FM 调制的I/Q 采样信号开始，为了恢复音频，我们将从以下几步实现算法：① 提取瞬时相位的I/Q 信号，一种方法是利用反正切函数：phase_est = arctan(Q/I)； ② 去除因为反正切操作引入的在+/-180度处的信号不连续性；③ 使用相位的一阶导数来估计瞬时频率，它随着我们想恢复的消息（音频）成比例变化； ④ 最后使用重采样来降低数据率以便与声卡相配。
⑺ 用橙色通道线将程序框图左边的while 循环与subResampleWF.vi 中的重采样（dt ）模块的输入端连接起来。
⑻ 删除subSound_Out_16b_mono.vi 右侧的棕色波形线和subResFMpleWF.vi 上方的输出和移位寄存器右侧的连线。
接收调频调谐(选择 中放 FM 解调 低放⑼最后，删除进入PS/PSD VI的VI，并连接导数和重采样波形VI。
⑽运行VI。
重要模块解析（这部分内容用来说明subVIs提供的已编写好的功能模块）① subComplextoPolarWF.vi 图标“”功能：将复数向极坐标转换位置：文件夹“FM Receiver”→“subVIs”中② subUnwrap Phase - Continuous.vi 图标“”功能：将[−π,π]相位展开为连续相位位置：文件夹“FM Receiver”→“subVIs”中Input Signal Angle（波形DBL）待处理的相位波形信号输入信号Reset 布尔（TRUE或FALSE）是否重置经相位连续展开的波形信输出信号Phase Unwrapped Angle（波形DBL）号③ subDifferentiateContinuous.vi 图标“”功能：对相位逐点求导位置：文件夹“FM Receiver”→“subVIs”中✓实验效果验证运行结果如下图3-2所示，可以通过接收不同的FM广播电台来检查你设计接收机的性能，注意观察接收信号的功率谱。
图3-2 调频接收机的前面板实践实验步骤：硬件连接：（1）用网线将USRP与主机相连接。
由于FM Radio的两个demo都要求计算机有音频输出口。
建议在PC机上使用而不是在控制器上使用。
（2）开机，在控制面板中将PC机的IP设定为192.168.10.1，网关为255.255.255.0（3）连接USRP的电源、天线。
（4）在windows的开始菜单中All Programs\\National Instruments\\NI-USRP目录下面找到NI-USRP Configuration Utility，在Change IP Address 选项卡中点击右下角的Find devices，应该能够看到设备（包括Device ID, IP Address, Type/revision)。
可以选定一个设备并且在右边栏中输入New IP Address并点击Change IP Address来修改IP地址。
记住该IP为设备的IP地址。
图3-3 NI-USRP配置使用反正切解调如下：（1）由于频段限制（USRP 2920 用于35M~2.2G，而USRP 2921在2.4G和5.8G范围，而FM Radio 的频段一般在70~110M），Demo只能使用USRP 2920。
找到Demos中的FM Radio - Arctangent Method 文件夹，打开NI USRP FM Demo - ArcTan Method_LV2011.llb并打开FM_Raido_Spectrum.vit，修改前面板中的Device name为设备的IP地址。
（2）将VI的carrier frequency 设定为某个FM调频收音机的频段（例如94.7M，或者101.7M，103.7M），Active antenna 设定为RX1， IQ Rate 设定为某适合的值（例如200k，具体参阅该频段广播的说明）， Sound Card 的sample rate必须为44100，增益设定为25左右。
图3-4 面板参数配置(3)运行VI，只能听到噪声。
这是因为没有将采集到的信号送入声卡。
(4)切换到程序框图，可以看到程序如下图3-5所示。
图3-5 未完善程序框图依据实验的算法，在while循环中按下图连线。
图3-6 完善后程序框图（5）运行VI，能够听到FM收音机接收到的信号声音（PC机要求带有声卡）。
图3-7 仿真结果4 结论及分析根据实验要求，我们运用反正切原理，及相关控件控件，实现了调频收音机的功能。