虛擬儀器技術(shù)在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用

唐萬(wàn)偉

【摘要】 高頻電子線路課程理論性強(qiáng)，需要通過(guò)較多的實(shí)驗(yàn)練習(xí)進(jìn)行理論知識(shí)的理解，而課時(shí)和實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的限制又使同學(xué)們練習(xí)較少。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的高頻電子線路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。與傳統(tǒng)的高頻電子線路硬件實(shí)驗(yàn)相比，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能彌補(bǔ)硬件實(shí)驗(yàn)的不足，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)固定地點(diǎn)的局限，減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入，結(jié)合課上的理論講解，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】 虛擬儀器 高頻電子線路 LabVIEW

高頻電子線路課程是電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果有很大的影響。要加強(qiáng)對(duì)教材中基本理論知識(shí)的理解和掌握需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更直觀的體會(huì)理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用，如能讓學(xué)生通過(guò)參與對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。以往的高頻電子線路的實(shí)驗(yàn)都是在試驗(yàn)箱上完成的，以驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力沒有得到鍛煉。

虛擬儀器技術(shù)突破了傳統(tǒng)電子儀器以硬件為主體的模式充分利用了最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。

LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬(wàn)用表）類似的控件，可用來(lái)方便地創(chuàng)建用戶界面。是一款功能比較強(qiáng)大的虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件。與傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85%以上的程序開發(fā)時(shí)間，其運(yùn)行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。

一、虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量的一種技術(shù)。具有性能高，擴(kuò)展性強(qiáng)，開發(fā)時(shí)間少，無(wú)縫集成等優(yōu)點(diǎn)

在高頻電子線路的教學(xué)中，如果使用LabVIEW進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，幫助同學(xué)學(xué)習(xí)理解、掌握課堂上的理論知識(shí)，既可以達(dá)到與硬件實(shí)驗(yàn)同樣的效果，又提供給學(xué)生更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)?；谄渲T多優(yōu)勢(shì)，很多高校也在積極探索研究適合各自課程的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

二、高頻電子線路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)總體分為六大部分，即振幅調(diào)制與解調(diào)，小信號(hào)放大，數(shù)字調(diào)制與解調(diào)，頻率變換與混頻，功率放大與選頻與濾波，實(shí)驗(yàn)組成如圖1所示。

三、實(shí)驗(yàn)范例

打開虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的可執(zhí)行程序進(jìn)入入口界面如圖2所示。學(xué)生可以通過(guò)左側(cè)的選項(xiàng)卡進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K學(xué)習(xí)，這里以數(shù)字調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)?zāi)K為例做以說(shuō)明。

點(diǎn)擊數(shù)字調(diào)制與解調(diào)進(jìn)入相應(yīng)的子模塊，如圖3所示。

設(shè)置輸入為1010001100可以立即得出相應(yīng)的2ASK，2FSK，2PSK的圖行如圖3所示。再通過(guò)點(diǎn)擊上方的解調(diào)選項(xiàng)卡可以看到各種調(diào)制相應(yīng)的解調(diào)的波形。實(shí)踐證明通過(guò)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的訓(xùn)練，學(xué)生可以很輕松的掌握基本原理，收到了實(shí)驗(yàn)輔助理論教學(xué)的作用。

四、結(jié)語(yǔ)

文中提出的基于LabVIEW的高頻電子線路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以彌補(bǔ)學(xué)校硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)施的不足，提升教學(xué)效率，通過(guò)提供實(shí)驗(yàn)的源程序，讓學(xué)生可以自行修改程序，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從被動(dòng)的應(yīng)付實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從而提升的學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。