虚拟仪器的随相信号接收机的设计(附件)
虚拟仪器能对通信原理的教学领域进行探索，且提供了信号分析的功能。虚拟仪器内有创建数组、初始化数组和解除捆绑等函数，为设计仿真提供了很大的便利。本课题设计基于虚拟仪器技术的随相数字信号最佳接收机，在Labview软件平台上对随相数字信号最佳接收机进行计算机仿真，包括随相数字信号的发送、信道的传输及其接收。在Labview2017上完成了序列生成、载波产生，最佳接收机3个模块的设计。由实验结果可知随相信号接收机在抗噪声等方面有了很大的改善。能准确接收信号。关键词 随相信号，最佳接收机，虚拟仪器
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 研究内容 2
2 接收机原理介绍 3
2.1 最佳接收机原理 3
2.2 随相信号的最佳最佳接收机原理 5
3 总体结构设计 7
4 单元模块设计 8
4.1 序列生成模块 9
4.2 载波生成模块 12
4.3 最佳接收机模块 13
5 前面板仿真图的调试 16
结论 19
致 谢 20
附录 21
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
现如今全球已被卷入信息战的巨大浪潮之中，通讯、计算机和多媒体技术长期的无间隙合作，成为了近数十年来的主要动力，推动着国际世纪社会和世界经济的发展。培育适应社会需求的通信方面的人才已经成为高校通信原理系统专业教学工作中一个关键问题。在高等院校中，针对通信原理课程的特点，进行了广泛的课程教学改革，取得了很多优秀成果，但是在教学实验中依然有很多常年难以攻克的问题，所以利用通信系统系统化的特征，然后再运用虚拟仪器对通信原理的教学领域进行探索[1]，能够解决许多高校在通信原理方面的问题。
本课题研究的是基于虚拟仪器的随相信号接收机的设计。随相信号属于随参信号，它的特性是相位不固定，比如二进制振幅键控和二进制频移键控都是随相信号。随相信号和确知信号最佳接收机的分析原理基本上是一样的。在通讯系统中有一个关键模块就是接收机。在通信系统中，信道 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
中的噪声、滋扰及其时变特性能够被接收机直接接收，所以一个完整的通信系统的通信质量决定于接收机的性能是否良好。最佳接收机是用来从噪声中提取最佳的有效信息的[2]。
在进行通信原理试验时，应用仿真软件，不仅能够丰硕所要进行的内容，而且能够减少实验时间，提高实验结果的准确性。虚拟仪器是当代微机技术与仪器技术的组合体。仿真软件的应用在计算机辅助测试平台中有着举足轻重的地位。当今迅猛发展的计算机技术、易变更的软件技术和高集成度硬件的结合，可以创建出一个有多重功能的强大测试系统。并且这个测试系统里有很多传统仪器所没有的功能[3]。虚拟仪器可以被使用在需要仪器仪表进行测试的地方。目前，已经有很多技术软件可以完成通信系统的构建[4]，但在现有的所有软、硬件仿真中虚拟仪器有很高的使用价值。
我国对LabView的认识起源于NI公司的产品。我国也把虚拟仪器作为现代机械的重点研究对象，列入为十五期间优本设计包括基本通信系统和通信系统综合设计两大部分内容[5]。采用的LabView功能非常强大，所以本次设计以LabView为核心设计随相信号接收机。
1.2 国内外发展状况
NI公司推出的虚拟仪器相比于传统的仿真软件来说，是一种新型的编程语言，也是有名的虚拟仪器开发领域，扮演着虚拟仪器关键领域中的角色[6]。新的测试理论、方法和装备布局的不断出现与优化源于高速发展的计算机和电子技术。虚拟仪器技术逐步形成一种发展趋势，虚拟仪器不仅可用被应用于仪器控制而且也涉及于数据收集的邻域。还在电子电气、射频与通信、装备自动化、汽车、能源电力等广泛应用[5]。虚拟技术将对21世纪的科技进步与社会发展起到重要作用[7]。
最佳接收机是一种比较好用的线性滤波器，相比于一般接收机而言接收的准确性比较高。换种方式说，能够利用接收机的地方最好用最佳接收机。最佳接收机在雷达，Sonar和通讯等科学技术方面发挥了无与伦比的重要作用。但是最佳接收机在现实生活中都会有一些情况的存在。比如在雷达系统中，由于目标反射的调制作用，目标的回波不仅在包络上会出现调制（低频调制），而且由于目标运动会带来多普勒调制，使回波信号附加一个多普勒偏移。对于其他领域的研究，LabView开发平台设计并实现了基于虚拟仪器的计算机视频信息截获系统[8]。
中国的国民经济已经进入高速发达的列轨，各种产业也蓬勃兴起，进入欣欣向荣的发展阶段，因此需要更多发达的仪器设备。虚拟仪器的存在离不开个人电脑，而个人电脑近来在我国的发展也进入白热化阶段，这一措施对于虚拟仪器被国人广泛应用起到了很好的基础性作用。在通信系统中引起最佳接收机失配的主要原因就是信道衰减，这种衰减可能对不同频率成分的信号衰减程度不一样，就像雷达目标回波中的包络一样会出现低频调制，但这种调制带来的影响比目标回波的多普勒频移要小得多。因此，理论上通信系统中的最佳接收机效果比雷达系统的更好[9]。有专家预测出在若干年之后中国仪器仪表的发展趋势将会以虚拟仪器为领头军，并且我国在虚拟仪器产业领域有很多的潜力[10]。
我国在虚拟仪器方面的探讨卓有成效：如天津大学开发的石油管道泄露长途勘察系统被成功运用到了胜利油田的长途输线管道中；北京航空航天大学利用虚拟仪器完成了多年来在航天领域难以攻克的项目，关于航天发动机压缩机相关数据的采集与分析；重庆大学利用虚拟仪器研制了虚拟实时噪声八度分析仪，这一仪器可以及时的测量与分析各种声压级的总声压和相应的倍频。虚拟仪器最大的优点就是可以通过连接不同的接口来建立不同的测试系统[11]。
1.3研究内容
本设计要求学生了解随相信号接收机理论，设计基于虚拟仪器技术的随相数字信号最佳接收机，具体要求在LabView软件平台上对随相数字信号最佳接收机进行计算机仿真，包括总结随相数字信号的传送特性、验证信道的发送及其接收功能，完成随相信号与最佳接收机的后面板的设计和数据模型的构造，并完成系统前面板的仿真调试。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 研究内容 2
2 接收机原理介绍 3
2.1 最佳接收机原理 3
2.2 随相信号的最佳最佳接收机原理 5
3 总体结构设计 7
4 单元模块设计 8
4.1 序列生成模块 9
4.2 载波生成模块 12
4.3 最佳接收机模块 13
5 前面板仿真图的调试 16
结论 19
致 谢 20
附录 21
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
现如今全球已被卷入信息战的巨大浪潮之中，通讯、计算机和多媒体技术长期的无间隙合作，成为了近数十年来的主要动力，推动着国际世纪社会和世界经济的发展。培育适应社会需求的通信方面的人才已经成为高校通信原理系统专业教学工作中一个关键问题。在高等院校中，针对通信原理课程的特点，进行了广泛的课程教学改革，取得了很多优秀成果，但是在教学实验中依然有很多常年难以攻克的问题，所以利用通信系统系统化的特征，然后再运用虚拟仪器对通信原理的教学领域进行探索[1]，能够解决许多高校在通信原理方面的问题。
本课题研究的是基于虚拟仪器的随相信号接收机的设计。随相信号属于随参信号，它的特性是相位不固定，比如二进制振幅键控和二进制频移键控都是随相信号。随相信号和确知信号最佳接收机的分析原理基本上是一样的。在通讯系统中有一个关键模块就是接收机。在通信系统中，信道 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
中的噪声、滋扰及其时变特性能够被接收机直接接收，所以一个完整的通信系统的通信质量决定于接收机的性能是否良好。最佳接收机是用来从噪声中提取最佳的有效信息的[2]。
在进行通信原理试验时，应用仿真软件，不仅能够丰硕所要进行的内容，而且能够减少实验时间，提高实验结果的准确性。虚拟仪器是当代微机技术与仪器技术的组合体。仿真软件的应用在计算机辅助测试平台中有着举足轻重的地位。当今迅猛发展的计算机技术、易变更的软件技术和高集成度硬件的结合，可以创建出一个有多重功能的强大测试系统。并且这个测试系统里有很多传统仪器所没有的功能[3]。虚拟仪器可以被使用在需要仪器仪表进行测试的地方。目前，已经有很多技术软件可以完成通信系统的构建[4]，但在现有的所有软、硬件仿真中虚拟仪器有很高的使用价值。
我国对LabView的认识起源于NI公司的产品。我国也把虚拟仪器作为现代机械的重点研究对象，列入为十五期间优本设计包括基本通信系统和通信系统综合设计两大部分内容[5]。采用的LabView功能非常强大，所以本次设计以LabView为核心设计随相信号接收机。
1.2 国内外发展状况
NI公司推出的虚拟仪器相比于传统的仿真软件来说，是一种新型的编程语言，也是有名的虚拟仪器开发领域，扮演着虚拟仪器关键领域中的角色[6]。新的测试理论、方法和装备布局的不断出现与优化源于高速发展的计算机和电子技术。虚拟仪器技术逐步形成一种发展趋势，虚拟仪器不仅可用被应用于仪器控制而且也涉及于数据收集的邻域。还在电子电气、射频与通信、装备自动化、汽车、能源电力等广泛应用[5]。虚拟技术将对21世纪的科技进步与社会发展起到重要作用[7]。
最佳接收机是一种比较好用的线性滤波器，相比于一般接收机而言接收的准确性比较高。换种方式说，能够利用接收机的地方最好用最佳接收机。最佳接收机在雷达，Sonar和通讯等科学技术方面发挥了无与伦比的重要作用。但是最佳接收机在现实生活中都会有一些情况的存在。比如在雷达系统中，由于目标反射的调制作用，目标的回波不仅在包络上会出现调制（低频调制），而且由于目标运动会带来多普勒调制，使回波信号附加一个多普勒偏移。对于其他领域的研究，LabView开发平台设计并实现了基于虚拟仪器的计算机视频信息截获系统[8]。
中国的国民经济已经进入高速发达的列轨，各种产业也蓬勃兴起，进入欣欣向荣的发展阶段，因此需要更多发达的仪器设备。虚拟仪器的存在离不开个人电脑，而个人电脑近来在我国的发展也进入白热化阶段，这一措施对于虚拟仪器被国人广泛应用起到了很好的基础性作用。在通信系统中引起最佳接收机失配的主要原因就是信道衰减，这种衰减可能对不同频率成分的信号衰减程度不一样，就像雷达目标回波中的包络一样会出现低频调制，但这种调制带来的影响比目标回波的多普勒频移要小得多。因此，理论上通信系统中的最佳接收机效果比雷达系统的更好[9]。有专家预测出在若干年之后中国仪器仪表的发展趋势将会以虚拟仪器为领头军，并且我国在虚拟仪器产业领域有很多的潜力[10]。
我国在虚拟仪器方面的探讨卓有成效：如天津大学开发的石油管道泄露长途勘察系统被成功运用到了胜利油田的长途输线管道中；北京航空航天大学利用虚拟仪器完成了多年来在航天领域难以攻克的项目，关于航天发动机压缩机相关数据的采集与分析；重庆大学利用虚拟仪器研制了虚拟实时噪声八度分析仪，这一仪器可以及时的测量与分析各种声压级的总声压和相应的倍频。虚拟仪器最大的优点就是可以通过连接不同的接口来建立不同的测试系统[11]。
1.3研究内容
本设计要求学生了解随相信号接收机理论，设计基于虚拟仪器技术的随相数字信号最佳接收机，具体要求在LabView软件平台上对随相数字信号最佳接收机进行计算机仿真，包括总结随相数字信号的传送特性、验证信道的发送及其接收功能，完成随相信号与最佳接收机的后面板的设计和数据模型的构造，并完成系统前面板的仿真调试。
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