基于labvIEW2012仿真平台的虚拟调幅波解调器的设计

第1章绪论

1.1课题研究背景

上世纪80年代初期，有两位年轻的美国讲师正在一所著名的大学实验室里做有关电磁方面的实验。出于实验工作的需求，他们编制了很多实验需要的软件，结果，他们不经意间编制了一个软件，这个软件不但拥有测试仪器一样的功能，还拥有像测试仪器操作面板一样的软件面板。这样，一台和测试仪器很像的软件化测试仪器就在计算机屏上诞生了。这两个年轻的讲师用这个软件很顺利的完成了他们的测量实验。

当时，对于两位年轻的工程师来说，这个软件只不过是一个有测试仪器功能和样子的软件而已。但是，当时与他们一会儿做实验的美国国家仪器公司（National Instruments Corporation,NI公司）的工程师们却敏锐的感觉到这个软件的意义。在这些工程师们看来，一种新的仪器模式已然诞生，这就是NI公司于1984年宣布的被命名为“虚拟仪器”的新型仪器。

虚拟仪器技术是仪器科学与计算机科学相结合的技术，是信息技术与仪器仪表技术的结合点，是近年来迅速发展起来的一门新兴技术。将来仪器发展的重要方向之一就是虚拟仪器。虚拟仪器是计算机软硬件和测试技术相互交叉渗透的结果。其有两大特征：“用户自定义”和“软件是核心”。缩短工程师的研发时间和提高用户的使用价值为就是虚拟仪器出现和发展的目的。近年来虚拟仪器的应用越来越广泛，像很多高校实验室，科研机构，医疗机构等已广泛引入虚拟仪器。有专家预计，随着虚拟仪器的优点不断显现，其应用也越来越广泛，它在仪器仪表中所占的市场份额有望达到一半，且有上升趋势。

1.2 虚拟仪器的发展现状

虚拟仪器这个概念是由美国国家仪器公司在1984年提出的。目前在全球虚拟仪器邻域中，IN公司占有垄断地位。NI公司开发了一款名叫labvIEW的产品，这款产品的特点是将图形的美观易用以及文本语言的强大灵活非常完美的结合了起来，使图形化语言能在这款产品中加以实现，让用户更好的学习和使用这款产品。目前，全球最著名的高等院校差不多已将虚拟仪器引入到了实验教学和科研工作中，这种虚拟技术已经被千千万万的科学家和工程师所认同。美国惠普公司也是虚拟仪器的开发提供商之一，其开发平台VEE在大型仪器领域占有一席之地。

近些年来，由于国内计算机硬件的发展，国内在基于计算机的智能化测控仪器的研发方面取得了很大的进步，研发出了多款成型的产品。但是在虚拟仪器研发方面，由于投入较少，所以到目前为此还没有研发出成熟的、有影响的产品。中国早期虚拟仪器的研发主要是以引进消化为主的，其中NI公司的产品是主要引进的对象。在十五期间，虚拟仪器技术曾被国家自然科学基金会列为优先资助的对象，其研究被当作当今机械工程科学前沿学科之一。当前有些虚拟仪器技术的壁垒已经被我国打破，并取得了喜人的成绩，如863项目中由秦树人教授担纲的“一体化虚拟仪器”项目就是一种比肩欧美且和欧美技术不同的新技术。这说明我国在虚拟仪器研究方面另辟蹊径，已经走出了一条与欧美不同的新的道路。但是我们与他们相比还有很大差距，所以我们还得不断努力。

1.3 虚拟仪器的发展预测

从国内外虚拟仪器的发展趋势来开，主要有以下的几个发展方向：

（1）开发简易且功能强大灵活两部分的统一；

（2）能仿真真实仪器的功能以及拥有真实仪器的外观；

（3）将网络化技术应用在虚拟仪器中；

（4）图形化语言构架的完善，包括面向使用者的应用。

1.4 课题研究的目的和意义

改革开发以来，我国的国民经济呈爆炸式增长，企业的结构调整和技术升级的步伐也越来越快，所以先进仪器仪表的需求量也越来越大；进入二十一世纪以来，虚拟仪器在我国的普及率越来越高，这是因为个人计算机在我国的极速发展，而个人计算机正是虚拟仪器的基础，因为虚拟仪器是在个人计算机上体现的。很多专家预测，未来先进仪器仪表的发展将由传统仪器仪表转为虚拟仪器，且在未来几十年里，虚拟仪器将占有仪器仪表市场份额的一半以上。虽然虚拟仪器在我国的发展比欧美国家晚，但是虚拟仪器技术在我国的发展速度是很快的，而且我国虚拟仪器的市场潜力也是十分巨大的。我国的许多大学已经推出了虚拟仪器技术研究项目。美国国家仪器公司已经将中国高校作为虚拟仪器推广的重要对象，即NI中国高校推广计划，这标志着我国的虚拟仪器技术高速增长的时代已然来临。

虚拟仪器相较于传统仪器有很多优势。首先，它是用户自定义的，用户可以根据自己的需要在虚拟仪器上自定义功能；其次，价格便宜，易于推广，随着个人计算机的普及，基于个人计算机平台的虚拟仪器的推广使用更加方便，而且其价格比传统仪器仪表便宜的多。这些都将为虚拟仪器的发展提供了必然的条件。所以，我们学习、研究、推广虚拟仪器十分有必要，因为在不久的将来，它必然会对人们的学习、科研等产生重要的影响。

1.5 本文的主要内容

第一章主要是对课题作一个大致的介绍，以及课题研究的背景、意义和虚拟仪器的发展现状；第二章简单介绍虚拟仪器概念的由来以及虚拟仪器开发平台labvIEW软件的一些基本功能；第三章主要对调幅波解调器的基本原理进行一个简单的介绍，并阐述了该设计要实现的功能；第四章详细介绍了虚拟调幅波解调器的设计过程及仿真结果，并且对仿真结果进行了简要的分析。

参考文献
[1]张辉，曹丽娜.通信原理[M].北京：科学出版社，2007
[2]秦树人，尹爱军，刘小峰.现代虚拟仪器[M].北京：机械工业出版社，2011
[3]杨乐平，李海涛，杨磊.Labview程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2005
[4]谢三毛.基于labvIEW虚拟数字滤波器的设计[J].华东交通大学学报，2005（1）：83-85
[5]郝建勋.基于网络的高频虚拟实验室的设计与开发[D].大庆：大庆石油学院，2006.
[6]迟军.应用于机械振动测试的部分虚拟仪器技术[J].机械工程自动化，2007（1):12-14.
[7]侯耀谦，李慧，石耀祥.虚拟仪器在检测技术教学的应用[J].长春大学学报，2004（4）
[8]李宁馨.基于labvIEW的虚拟仪器在高校电子类实验教学中的应用[D].北京：北京交通大学.2007.
[9]张肃文.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社.2004.
[10]朱庆厚，通信干扰技术及其在频谱管理中的应用[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[11]秦树人，汤宝平，崔天祥，等.虚拟仪器[M].北京：中国计量出版社，2004.
[12]杨乐平，李海涛，赵勇，等.labvIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2003.
[13]秦树人，，季忠，尹爱军.工程信号处理[M].北京:高等教育出版社，2008.
[14]张新政,现代通信系统原理[M].北京：电子工业出版社，1995.
[15]丁硕.基于labvIEW的调幅波解调器的设计[D].锦州：渤海大学信息科学与工程学院，2006

摘要 II

Abstract III

第1章绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2 虚拟仪器的发展现状 1

1.3 虚拟仪器的发展预测 2

1.4 课题研究的目的和意义 2

1.5 本文的主要内容 3

第2章虚拟仪器（Virtual Instrument,VI)简述 4

2.1虚拟仪器的基本概念 4

2.2 labvIEW开发系统 4

2.2.1 labvIEW系统的起源及发展历程 4