基于LABVIEW虚拟频谱分析仪设计.doc

完好版本鉴于LABVIEW的虚构频谱剖析仪设计
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设计任务 ...........................图中实现。
达成电路设计，运转程序而且检查，直至无误后察看仿真结果而且分心。
基来源理
本设计采纳的是数字办理式频谱剖析原理，方法为：经过采样，使连续时间信号变成
失散时间信号，而后利用LabVIEW 的强盛的数字信号办理的功能，对采样获得的数据进
行滤波、加窗、 FFT 运算办理，便可获得信号的幅度谱、相位谱以及功率谱。FFT 的输出
都是双边的，它同时显示了正负频次的信息。经过只使用一半FFT 输出采样点变换成单边
FFT。 FFT 的采样点之间的频次间隔是 fs/N ，这里 fs 是采样频次。 FFT 和能量频谱能够用
于丈量静止或许动向信号的频次信息。FFT 供给了信号在整个采样时期的均匀频次信息。
所以， FFT 主要用于固定信号的剖析（即信号在采样时期的频次变化不大）或许只要要求
取每个频次重量的均匀能量。
在采样过程中，为了知足采样定理，对不一样的频次信号，采纳适合的采样速率，进而
防备频次混叠。实质中，我们只好对有限长的信号进行剖析与办理，而进行傅立叶变换的
数据理论上应为无穷长的失散数据序列，所以一定对无穷长失散序列截断，只取采样时间
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武汉理工大学《能力拓展训练》报告书
内有限数据。这样就致使频谱泄露的存在。所以利用用加窗的方法来减少频谱泄露。因为
取样信号中混叠有噪声信号，为了除去扰乱，在进行FFT 变换以前，要先进行滤波办理。
本设计采纳了巴特沃斯（ Butterworth）、切比雪夫（ Chebyshev）、椭圆（ Ellipse）、贝塞
尔（ Bessel）等滤波器。
以下说明时域剖析与频域剖析的功能
1）信号的时域剖析主假如丈量测试信号经滤波办理后的特点值，这些特点值以一个
数值的方式来表示信号的某些时域特点，是对测试信号最简单直观的时域描绘。将测试信
号收集到计算机后，在测试 VI 中进行信号特点值办理，并在测试VI 前面板上直观地表示出
信号的特点值，能够给测试VI 的使用者供给一个认识测试信号变化的迅速门路。信号的特
征值分为幅值特点值、时间特点值和相位特点值。
2）信号的频域剖析就是依据信号的频域描绘来预计和剖析信号的构成和特点量。测
量时收集到的是时域波形，可是因为时域剖析工具较少，常常把问题变换到频域来办理。
频域剖析包含频谱剖析、功率谱剖析、相关函数剖析以及频次响应函数剖析。经过信号的
频域剖析，能够确立信号中含有的频次构成成分和频次散布范围；还可以够确立信号中的各
频次成分的幅值和能量；同时还可以剖析各信号之间的互相关系。
成立模型
本设计顶用 LabVIEW 中的信号发生控件来取代信号收集部分产生信号。整个系统的设
计均由软件来仿真切现。
本设计的虚构频谱剖析仪由两个软件模块构成：信号发生器模块和频谱剖析模块。处
理过程以下：第一将信号发生模块产生的测试信号送数字滤波器办理，滤除扰乱噪声，然
后分别进行时域剖析、频域剖析和睦波剖析。在对信号进行各
种剖析以前，要进行加窗办理，获得有限长的序列信号。以下详细介绍各个模块。
1）信号发生器模块主假如用来产生所需的各样测试信号。它能够达成以下功能：可
产生随意标准周期信号，包含正弦波、方波、三角波、锯齿波。此中产生的周期信号的输
入参数如频次、幅值、相位、占空比、噪声幅值、偏移量等均可一调理。
2）频谱剖析模块主假如对信号发生器模块产生的测试信号进行剖析以及办理。它可
以达成以下的功能：测试信号经滤波、加窗办理后，进行时域剖析、频域剖析以及谐波分
析。能够进行各样参数设置，包含采样设置、滤波器种类选择及其参数设置、窗函数种类
选择等。
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武汉理工大学《能力拓展训练》报告书

前面板的设计如图1