LabVIEW设计

（一）LabVIEW 主导的模块化架构

1. 人机交互界面（LabVIEW 前面板）：利用 LabVIEW 丰富的控件库，设计可视化操作界面。左侧为信号时频域显示区，支持波形放大、拖拽、细节观测；右侧为参数设置与功能区，通过选项卡切换实现信号类型选择、参数配置（频率、幅值、脉宽等）、生成 / 清除 / 存储 / 回放等操作，界面布局贴合工程师操作习惯，无需复杂编程即可完成配置。

2. 信号生成模块（LabVIEW+MATLAB 混合编程）：作为核心模块，依托 LabVIEW 的 MATLAB 脚本节点实现跨平台协同。LabVIEW 负责参数接收、流程控制与 VI 封装，MATLAB 负责信号数学模型运算（优势在于大规模数据处理与复杂算法实现）。已集成的信号生成子 VI 包括：

• • 常规通信信号：AM/FM/SSB/DSB（模拟体制）、ASK/FSK/PSK/QAM（数字体制）；

  • 雷达信号：常规脉冲、线性调频（LFM）、巴克码相位编码信号；

  • 数据链信号：Link-11li＜x＞nk-16（支持单 / 双脉冲、跳频调制）；

  • 敌我识别信号：MARK X/MARK XII（含多询问模式）。

拓展新信号时，仅需编写对应的 MATLAB 算法脚本，通过 LabVIEW “创建子 VI” 功能封装，即可接入系统，拓展效率提升 80% 以上。

1. 信号叠加模块（LabVIEW 逻辑控制）：针对不同信号采样频率、时间长度不一致的问题，LabVIEW 通过逻辑判断与数据处理实现自适应叠加：

• • 自动识别多路信号的最高采样率，对低采样率信号进行重采样；

  • 对长度不一致的信号数组进行补零对齐，确保叠加精度；

  • 支持 2 路、3 路、4 路及以上信号任意组合叠加，通过 VI 二次封装实现 “即插即用”。

1. 显示模块（LabVIEW 信号处理）：利用 LabVIEW 的波形图控件与信号处理函数库，实现实时时频域展示：

• • 时域显示：通过采样频率计算时间间隔，将数据捆绑为波形簇，直观呈现信号幅值随时间变化；

  • 频域显示：调用 LabVIEW 内置 FFT 函数，对信号进行频谱分析，提取单边幅值谱，按频率间隔封装展示，支持频谱细节放大与特征观测。

1. 存储回放模块（LabVIEW 文件 I/O）：基于 LabVIEW 的文件操作函数，实现信号数据的本地存储与精准回放：

• • 存储功能：支持将波形数据、采样参数以文本格式保存，自动校验数据有效性，避免空数据存储；

  • 回放功能：读取存储文件后，自动解析数据格式，还原时频域波形，支持与实时生成信号对比分析。

（二）LabVIEW 关键技术

1. 图形化编程提效：无需复杂代码编写，通过 LabVIEW 的连线逻辑与控件拖拽，快速搭建系统流程，开发周期较传统文本编程缩短 50%；

2. 强兼容性与扩展性：支持与 MATLAB、FPGA、硬件采集卡等无缝对接，本文通过 MATLAB 脚本节点拓展复杂信号建模能力，后续可直接接入 LabVIEW FPGA 模块实现硬件级信号生成；

3. 实时性与可视化：LabVIEW 内置实时数据处理引擎，时频域显示延迟低于 10ms，且支持波形动态刷新，工程师可实时观测信号变化；

4. 模块化复用：所有信号生成、叠加、显示功能均封装为独立子 VI，后续新增信号类型（如 5G 通信信号、相控阵雷达信号）时，仅需新增子 VI，无需修改核心框架。

工程应用测试

（一）测试环境

• 硬件：工业控制计算机（i7-12700H，32GB 内存）、示波器（Tektronix MDO3024）；

• 软件：LabVIEW 2023 版、MATLAB R2022b、Windows 11 系统。

（二）核心功能测试结果

1. 单信号模拟测试：

• • 通信信号：配置 16QAM 信号（载波 50Hz，波特率 10Baud，时长 1s），LabVIEW 显示时域基带码元宽度 0.1s，频域中心频率 50Hz，与设定参数完全一致；

  • 雷达信号：配置 LFM 信号（脉宽 2μs，载频 400MHz，带宽 50MHz），示波器采集到的信号脉冲宽度、频率范围与 LabVIEW 显示结果误差≤0.5%，满足工程测试精度要求。

1. 多信号叠加测试：

• • 叠加 Link-16 数据链信号（单脉冲，51 个跳频点）、MARK X IFF 信号（Mode C 模式）、均匀白噪声，LabVIEW 生成的叠加信号时域显示：数据链脉冲持续 6.4μs，IFF 信号 P1-P3 间隔 21μs，频域显示数据链跳频区间 970-1210MHz、IFF 信号中心频率 1030MHz，与理论模型完全匹配，成功模拟复杂电磁环境。

1. 拓展性测试：新增 5G NR 信号生成子 VI（基于 MATLAB 5G Toolbox），通过 LabVIEW 脚本节点接入系统，无需修改核心代码，1 小时内完成集成与测试，信号生成与显示正常。

（三）工程应用场景

1. 设备研发测试：为雷达接收机、通信终端、敌我识别设备提供定制化电磁环境信号，降低实体测试成本；

2. 教学仿真：在高校通信工程、电子信息专业实验中，直观展示多类型信号的时频域特征与叠加效果；

3. 国防军工验证：模拟战场复杂电磁环境，为电子战装备性能验证提供可靠信号源。