从实验过程可以看出,调幅过程只需进行式(1)的运算即可。而且实现的程序非常简洁。下面讨论如何实现实际信号的调幅。
3.2.2 实际调幅过程的实现
为充分发挥虚拟仪器的功能和优势,尽量减少系统对外电路的依赖,只要是虚拟仪器系统能够完成的信号处理功能,就尽量使用虚拟仪器系统来完成。信号调幅过程仍采用图2的程序,选用合适的数据采集卡作为信号的输入/输出设备,做到只须向接口输入调制信号,系统实现调幅后直接从接口卡输出已调波,载波则由虚拟仪器系统自行产生,无需外界振荡器提供。
这里选用NI uSB一6009 DAQ采集卡实现对外信号的采集与输出,其主要特点和性能参数为:方便的拔热插USB连接方式,无需外接电源;具有嵌入式、可移动的连接器;12个数字I/O接口线32位计数器功能模块;8SE/4DI的模拟输入;可单端输入也可差分输入;最大模拟输入电压范围高达±20 V。
NI采集卡的驱动程序在LabVIEw系统中已经具备,配置也很简单,这里所用采集卡接口为热拔插的USB方式,体积小巧,方便易用。
对外界实际输入信号的调幅过程仍采用与图2程序相同的方法,即将输入调制信号连接至图中标注的调制信号输入端,取代原调制信号发生器(VI)即可。
系统主体结构如图4所示。
实验时调制信号由实验用函数信号发生器产生,合成后输入到USB一6009 DAQ采集卡的模拟输入端口,由虚拟仪器系统VI产生的400 Hz正弦信号作为载波,信号可经DAQ卡的模拟端口向外输出,其设置方法也很简单(略),调幅的结果如图5所示。
NI USB一6009 DAQ的采样速率达48 kS/s,分辨率为14 b,响应时间为41.67 ns,故可以满足音频及低于音频的信号采集要求。
4 在实验教学中的应用
在实验教学中,对于仪器设备功能单一、价格又比较昂贵的实验设备,均可运用虚拟仪器系统实现。如实现信号调幅(调频等)的教学过程,教学中往往只能进行理论分析教学,因为电子技术实验室一般只具备有关单元电路原理的实验设备或电路单元模块,一些多功能仪器往往也并不顾及调制之类的功能,用虚拟仪器来实现包括调幅、调频等电子技术、电路原理相关的演示教学与实验教学,有其自身的特点和优势。
另外,虚拟仪器系统是可以完成实际仪器系统功能的,而运用仿真技术、虚拟现实技术进行的演示教学,则只能是演示而已,并不能实现系统的实际功能。这也是虚拟仪器系统应用于教学时与仿真和虚拟现实技术的最大不同之处。
5 结 语
尽管实现调幅等过程无需基于虚拟仪器系统实现,但从教学、实验的角度来说,其实现的方法简单,各项参数调节方便,无需电路元件;根据不同条件下的信号要求,可方便地设置、更改或更新系统,不同的教学、实验环节还可以实现一机多用。其对调制等相关教学、实验环节的教学会起到事半功倍的效果,虚拟仪器应用于教学、实验,是其在测试领域之外获得应用的一个重要补充。