基于LABVIEW的虚拟频谱分析仪设计

目录

1 设计任务..............................................................................................................................................................1

1.1 技术要求...................................................................................................................................................1

1.2 设计方案...................................................................................................................................................1

2 基本原理..............................................................................................................................................................1

3 建立模型..............................................................................................................................................................2

3.1 系统前面板设计.......................................................................................................................................2

3.2 系统程序框图设计...................................................................................................................................3

基于 LABVIEW 的虚拟频谱分析仪设计

1 设计任务

1.1 技术要求

1）设计出规定的虚拟频谱分析仪，可对输入信号进行频域分析，显示输入信号的幅

度谱和相位谱等

2）设置出各个控件的参数；

3）利用 LabVIEW 实现该虚拟频谱分析仪的设计；

4）观察仿真结果并进行分析；

5）对该虚拟频谱分析仪进行性能评价。

1.2 设计方案

本设计采用的是数字处理式频谱分析原理，方法为：经过采样，使连续时间信号变为

离散时间信号，然后利用 LabVIEW 的强大的数字信号处理的功能，对采样得到的数据进

行滤波、加窗、FFT 运算处理，就可得到信号的幅度谱、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率的信息。通过只使用一半 FFT 输出采样点转换成单

边 FFT。FFT 的采样点之间的频率间隔是 fs/N，这里 fs 是采样频率。FFT 和能量频谱可以

用于测量静止或者动态信号的频率信息。FFT 提供了信号在整个采样期间的平均频率信息。

因此，FFT 主要用于固定信号的分析（即信号在采样期间的频率变化不大）或者只需要求

取每个频率分量的平均能量。

在采样过程中，为了满足采样定理，对不同的频率信号，选用合适的采样速率，从

而防止频率混叠。实际中，我们只能对有限长的信号进行分析与处理，而进行傅立叶变

以下说明时域分析与频域分析的功能

1）信号的时域分析主要是测量测试信号经滤波处理后的特征值，这些特征值以一个

数值的方式来表示信号的某些时域特征，是对测试信号最简单直观的时域描述。将测试

信号采集到计算机后，在测试VI中进行信号特征值处理，并在测试VI前面板上直观地表

示出信号的特征值，可以给测试VI的使用者提供一个了解测试信号变化的快速途径。信

号的特征值分为幅值特征值、时间特征值和相位特征值。

2）信号的频域分析就是根据信号的频域描述来估计和分析信号的组成和特征量。测

量时采集到的是时域波形，但是由于时域分析工具较少，往往把问题转换到频域来处理。

频域分析包括频谱分析、功率谱分析、相干函数分析以及频率响应函数分析。通过信号

的频域分析，可以确定信号中含有的频率组成成分和频率分布范围；还可以确定信号中

然后分别进行时域分析、频域分析和谐波分析。在对信号进行各种分析之前，要进行加

窗处理，得到有限长的序列信号。以下具体介绍各个模块。

1）信号发生器模块主要是用来产生所需的各种测试信号。它可以完成以下功能：可

产生任意标准周期信号，包括正弦波、方波、三角波、锯齿波。其中产生的周期信号的

输入参数如频率、幅值、相位、占空比、噪声幅值、偏移量等均可一调节。

2）频谱分析模块主要是对信号发生器模块产生的测试信号进行分析以及处理。它可

以完成以下的功能：测试信号经滤波、加窗处理后，进行时域分析、频域分析以及谐波

分析。可以进行各种参数设置，包括采样设置、滤波器类型选择及其参数设置、窗函数

类型选择等。

3.1 系统前面板设计