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基于LabVIEW的任意波形发生器设计（四）：调制波形信号发生器面板设计
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一、功能简介
1.可实现调幅波、调频波、调相波三种信号的调制。 2.调幅波，可设置原始信号和载波信号的类型，原始信号包括正弦波、余弦波、方波、三角波、锯齿波；载波信号包括正弦波和余弦波；原始信号和载波信号均可实现幅值、频率相位的调节，调幅过程中可实现调制系数 M f M_f Mf的调节。 3.调频波，不可设置原始信号和载波信号的类型，默认为余弦信号；可实现调制系数 M f M_f Mf的调节；由于此时不再需要方波信号，因此占空比滑动杆为灰色禁用状态。 4.调相波，不可设置原始信号和载波信号的类型，默认为余弦信号；不可实现调制系数 M f M_f Mf的调节；占空比滑动杆为灰色禁用状态。 5.由四个波形图控件显示波形，分别显示：原始信号、载波信号、调制信号、调制信号频谱。没有按钮按下时，显示控件不显示波形，按下按键时，显示对应波形，按键弹起时，波形清空。 二、调制波形信号发生器程序设计 1.面板整体设计调制波形信号发生器面板程序在一个大循环结构中设计，其整体程序框图如下图。 由条件结构判断调幅波开关是否按下，按下时，进入条件结构，其程序框图如下图： 由条件结构判断调频波是否按下，按下时，进入条件结构，其程序框图如下： 由条件结构判断调相波是否按下，按下时，进入条件结构，其程序框图如下图所示： 点击调幅波，设置原始信号为正弦波，载波信号为正弦波，调制系数
m
f
=
0
m_f=0
mf=0，幅值、频率设置以及运行结果如下图所示： 点击调频波，原始信号和载波信号均为余弦波，设置调制系数
m
f
=
0
m_f=0
mf=0，运行结果如下： 点击调相波，原始信号和载波信号均为余弦波，设置两信号幅值分别为4、5，运行结果如下： |
对于三种调制方式采用了三个布尔开关，某一开关为真时，显示对应的四组波形，三种调制方式分别由三个条件结构控制。当三组开关均为假时，对系统进行初始化，程序设计如下。 
如果不对系统进行初始化，会出现某一开关关闭后，依然显示刚刚的波形，初始化后实现按钮关闭，波形显示为空。在初始化波形图的同时，还对部分数字输入控件进行了初始化，因为在某些程序设计中，这些输入控件被禁用了，需要重新使能启用。例如在调相波时，未用到调制系数
M
f
M_f
Mf，将其显示灰色并禁用，如果先进行调相波操作，再进行调频波或调幅波操作，则无法使用调制系数
M
f
M_f
Mf控件，因此在某一按钮关闭后，需要对这些输入控件进行使能。
由两个下拉列表配合两个条件结构设置原始信号和载波信号，设
m
(
t
)
m(t)
m(t)为将要调制的时域信号，
M
f
M_f
Mf为载波的直流分量（调制系数），
c
o
s
ω
c
t
cos\omega_ct
cosωct为载波函数，
S
A
M
(
t
)
S_{AM}(t)
SAM(t)为调制出的时域波形，其调制的表达式如下：
S
A
M
(
t
)
=
[
m
(
t
)
+
M
f
]
c
o
s
ω
c
t
S_{AM}\left(t\right)=[m\left(t\right)+M_f] cosω_ct
SAM(t)=[m(t)+Mf]cosωct 在程序中根据公式计斜体样式算出调幅波，并通过频谱测量计算对应波形的频谱，将波形显示至指定位置。
此时原始信号和载波信号仅采用余弦信号，故采用局部变量改变两个下拉列表的值，同时，通过调用属性节点，将两个下拉列表Disable禁止使用。由于在调试过程中，需要调节原始信号和载波信号频率满足一定条件时，才能达到调频波的效果，故为了方便观看频率调制效果，将两信号的频率固定，并将对应的数字输入控件设定为禁用并显示灰色。 由两个下拉列表配合两个条件结构设置原始信号和载波信号，设
m
(
t
)
m(t)
m(t)为将要调制的时域信号，
M
f
M_f
Mf为调制系数，
c
o
s
ω
c
t
cos\omega_ct
cosωct为载波函数，
S
F
M
(
t
)
S_{FM}(t)
SFM(t)为调制出的时域波形，
A
A
A为载波的幅值，
K
f
K_f
Kf为调频灵敏度，其调制的表达式如下：
S
F
M
(
t
)
=
A
c
o
s
[
ω
c
t
+
K
f
∫
m
(
τ
)
d
τ
]
S_{FM}\left(t\right)=Acos{[\omega}_ct+K_f\int m\left(\tau\right)d\tau]
SFM(t)=Acos[ωct+Kf∫m(τ)dτ] 设原始信号为
m
(
t
)
=
A
m
c
o
s
ω
m
t
m\left(t\right)=A_mcos\omega_mt
m(t)=Amcosωmt，由于LabVIEW计算信号的积分存在一定难度，故对信号进行化简，得到新的调频信号的表达式如下式所列：
S
F
M
(
t
)
=
A
c
o
s
[
ω
c
t
+
m
f
s
i
n
ω
m
t
]
S_{FM}\left(t\right)=Acos{[\omega}_ct+m_fsin\omega_mt]
SFM(t)=Acos[ωct+mfsinωmt] 其中，
m
f
m_f
mf的定义如下：
m
f
=
K
f
A
m
ω
m
=
∆
ω
ω
m
=
∆
f
f
m
m_f=\frac{K_fA_m}{\omega_m}=\frac{∆ω}{ω_m}=\frac{∆f}{f_m}
mf=ωmKfAm=ωm∆ω=fm∆f 再根据三角函数和差公式，得到便于使用LabVIEW计算的表达式：
S
F
M
(
t
)
=
A
(
c
o
s
(
ω
c
t
)
c
o
s
[
m
f
s
i
n
(
ω
m
t
)
]
−
s
i
n
(
ω
c
t
)
s
i
n
[
m
f
s
i
n
(
ω
m
t
)
]
)
S_{FM}\left(t\right)=A(cos(\omega_ct)cos\left[m_fsin(\omega_mt)\right]-sin(\omega_ct)sin\left[m_fsin(\omega_mt)\right])
SFM(t)=A(cos(ωct)cos[mfsin(ωmt)]−sin(ωct)sin[mfsin(ωmt)]) 在程序中根据公式计算出调频波，并通过频谱测量计算对应波形的频谱，将波形显示至指定位置。 由于波形显示时刷新太快，所以在程序中添加了两个延时函数，以降低波形的刷新率，提高图像观看效果。
由两个下拉列表配合两个条件结构设置原始信号和载波信号，设
m
(
t
)
m(t)
m(t)为将要调制的时域信号，
A
A
A为载波的幅值，
c
o
s
ω
c
t
cos\omega_ct
cosωct为载波函数，
S
P
M
(
t
)
S_{PM}(t)
SPM(t)为调制出的时域波形，其调制的表达式为：
S
P
M
(
t
)
=
A
c
o
s
[
ω
c
t
+
m
(
t
)
]
S_{PM}\left(t\right)=Acos{[\omega}_ct+m(t)]
SPM(t)=Acos[ωct+m(t)] 根据三角函数和差公式，将其简化为：
S
P
M
(
t
)
=
A
(
c
o
s
(
ω
c
t
)
c
o
s
[
m
(
t
)
]
−
s
i
n
(
ω
c
t
)
s
i
n
[
m
(
t
)
]
)
S_{PM}\left(t\right)=A(cos(\omega_ct)cos\left[m\left(t\right)\right]-sin(\omega_ct)sin\left[m\left(t\right)\right])
SPM(t)=A(cos(ωct)cos[m(t)]−sin(ωct)sin[m(t)]) 在程序中根据公式计算出调相波，并通过频谱测量计算对应波形的频谱，将波形显示至指定位置。
更改调制系数为
m
f
=
0.5
m_f=0.5
mf=0.5，调制信号发生变化，运行结果如下： 
设置原始信号为方波，载波信号为正弦波，调制系数
m
f
=
0
m_f=0
mf=0，幅值、频率设置以及运行结果如下： 
设置原始信号为三角波，载波信号为正弦波，调制系数
m
f
=
0
m_f=0
mf=0，幅值、频率设置以及运行结果如下： 
设置原始信号为锯齿波，载波信号为正弦波，调制系数
m
f
=
0
m_f=0
mf=0，幅值、频率设置以及运行结果如下： 
设置调制系数
m
f
=
0.7
m_f=0.7
mf=0.7，运行结果如下： 
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