为解决通信原理课程理论与实践脱节问题，设计了基于 LabVIEW 与通用硬件的虚实结合实验平台。该平台融合虚拟仿真与硬件实操，支持在线实验、数据传输及远程交互，可高效支撑通信原理教学中的仿真验证与实际信号收发实验。
应用场景
主要用于电子类专业通信原理课程实验教学：
虚拟仿真：学生可通过平台完成基础信号生成、幅度调制、解调等仿真实验，直观观察信号波形变化；
硬件实操：结合硬件设备开展 FM 信号收发、信道干扰测试等实际操作，模拟真实通信场景；
远程教学：支持学生远程访问完成实验、上传数据，教师在线查看进度并指导，突破时空限制。
硬件选型
选用通用射频收发硬件，核心选型依据如下：
频率适配：支持 70MHz~6GHz 可调中心频率，覆盖广播 FM、移动通信等教学常见频段，可满足多种通信场景实验需求；
功能适配：具备全双工运行能力，支持信号同时收发，匹配通信原理中 “发送 - 传输 - 接收” 完整链路教学；
集成适配：自带变频转换器，可直接与高速 A/D、D/A 转换器匹配，且支持主流接口（如 USB），能快速与计算机及 LabVIEW 软件连接，降低硬件调试门槛；
教学适配：硬件参数可调（如增益、带宽），学生可通过修改参数观察信号变化，培养综合设计能力。
软件架构
采用模块化设计与 CS（客户端 - 服务器）架构，依托 LabVIEW 实现核心功能，具体如下：
客户端层：分为学生端与教师端，基于 LabVIEW 图形化界面开发。学生端集成实验选择、参数调节、波形显示等控件，支持虚拟编程（如幅度调制程序框图设计）与硬件控制；教师端内置数据查看、实验发布功能，可通过 LabVIEW 的 TDMS 文件查看器直接读取学生实验数据。
服务器层：负责数据存储与接口管理，通过 LabVIEW 的网络函数实现与客户端通信，存储内容包括用户信息、实验数据、波形图像等，支持多用户同时访问。
核心模块：
实验模块：基于 LabVIEW 库函数搭建，虚拟仿真部分通过信号生成、调制解调算法模块实现；硬件交互部分调用 LabVIEW 硬件接口控件，直接发送控制指令至硬件（如调节发射频率）；
数据模块：利用 LabVIEW 的 TDMS 文件格式存储实验数据，结合数组索引、子集控件快速提取关键信息，支持数据与波形同步保存；
网络模块：采用 LabVIEW 自带的 TCP/IP 协议控件，实现客户端与服务器的文件传输、实时数据共享，支持远程桌面访问与实验监控。
架构优势
开发高效：LabVIEW 图形化编程无需复杂代码，教师可快速搭建实验模块（如调制解调程序），学生也能通过拖拽控件完成基础编程；
扩展性强：模块化设计支持按需添加实验内容（如新增相位调制仿真），硬件接口兼容多种设备，无需重构整体架构；
虚实融合：LabVIEW 同时支持虚拟信号仿真（通过软件算法）与硬件信号采集（通过硬件接口），可在同一平台展示 “仿真信号 - 实际传输 - 接收恢复” 完整过程；
数据可靠：TDMS 格式适配 LabVIEW 数据处理函数，可高效存储大量波形数据，且支持参数索引，方便后续分析。
特色对比
对比维度 | 传统架构 | 本平台架构 |
实验灵活性 | 传统实验箱：模块固定，仅支持预设实验 | 支持自定义实验（如修改调制参数），可扩展新实验内容 |
虚实结合度 | 纯仿真软件：脱离实际硬件；纯硬件实验箱：缺乏仿真验证 | 同一平台实现 “虚拟设计 - 硬件验证 - 结果对比”，贴合真实通信系统开发流程 |
教学扩展性 | 难以适配新知识点（如新型调制技术） | 基于 LabVIEW 可快速开发新算法模块，紧跟教学需求 |
访问限制 | 需现场操作，受时空限制 | 支持远程访问（通过网络模块），可随时随地开展实验 |
开发问题
硬件与软件适配问题：硬件信号采集频率与 LabVIEW 数据处理速度不匹配，导致波形显示延迟。
网络传输稳定性问题：多用户同时上传实验数据时，出现数据包丢失或传输中断。
虚拟与硬件数据同步问题：仿真信号与实际接收信号在时间轴上存在偏差，影响对比分析。
问题解决
硬件适配：利用 LabVIEW 的实时处理模块（RT），优化数据缓存机制，将硬件采集数据先存入缓冲区，再按处理能力分批次读取，同时通过 LabVIEW 的时钟同步控件校准采样频率，解决延迟问题。
网络传输：在 TCP/IP 协议基础上，通过 LabVIEW 添加数据包校验与重传机制，对传输数据进行分片标记，接收端校验完整性，缺失则请求重传，提升稳定性。
数据同步：通过 LabVIEW 的时间戳控件为虚拟仿真信号与硬件接收信号添加统一时间标记，在显示模块中基于时间戳对齐波形，确保对比准确性。
