基于LabVIEw的信號發(fā)生器的設計

0 引言

信號發(fā)生器是許多電子設備特別是測試設備必備的一部分，用以輸入基準源信號給被測設備，通過(guò)接收被測設備返回的信息，分析研究被檢測設備的情況。衡量或評定一個(gè)信號發(fā)生器的精度時(shí)，主要是對其中最基本和最重要的部分即正弦信號進(jìn)行檢測。檢測正弦信號性能的重要指標是頻率準確度和頻率穩定度、信噪比和諧波畸變。

編程對工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)比較麻煩，LabVIEW軟件用圖形編程語(yǔ)言，直觀(guān)簡(jiǎn)單、易于操作。用戶(hù)使用LabVIEW可以隨意創(chuàng )建程序，并把它當作子程序調用，以創(chuàng )建更復雜的程序，且調用的層次沒(méi)有限制LabVIEW這種創(chuàng )建和調用子程序的方法，使創(chuàng )建的程序結構模塊化，更易于調試、理解和維護。同時(shí)，LabVIEW能夠虛擬很多常規儀器，通過(guò)計算機仿真完成不同的功能，這樣既可節省設備投人的開(kāi)支，又提高了效率。因此，基于LabVIEW實(shí)現多功能信號發(fā)生器具有重大意義。

1 信號發(fā)生器的軟件設計思路

設計一個(gè)虛擬信號發(fā)生器首先要進(jìn)行前面板的設計，前面板的設計主要需要考慮到所設計的信號發(fā)生器實(shí)現什么功能，再根據這些功能，在控件選板中選擇相應的控件，放在前面板相應的位置上，擺放也有一定的講究，使前面板看起來(lái)比較協(xié)調。再者是后面板的設計。后面板的設計要用到函數模板，根據本程序需要實(shí)現的功能，在函數選板中選擇相應的函數，由于程序不是只執行一次，所以要涉及到循環(huán)結構，本文的程序用到的循環(huán)結構有while循環(huán)結構、條件結構。程序調試成功后就產(chǎn)生一個(gè)虛擬信號發(fā)生器。

2 信號發(fā)生器的前面板設計

首先應該添加三個(gè)波形顯示窗口，前面兩個(gè)窗口用于顯示兩路基本信號的顯示，并為前兩個(gè)窗口分別配置兩個(gè)旋鈕，用于控制信號的幅值和頻率，再分別為這兩個(gè)窗口配置一個(gè)下拉菜單選擇控件，用于選擇信號的類(lèi)型，可供選擇的信號類(lèi)型有正弦波、三角波、方波和鋸齒波。第三個(gè)窗口用于顯示信號的功率頻譜，并且為第三個(gè)窗口添置兩個(gè)下拉選擇框，用于選擇窗和濾波器，可以進(jìn)行加窗和濾波。最后，為了可以方便觀(guān)察信號，必須設置一個(gè)停止按鈕，可以方便地控制和觀(guān)察靜態(tài)的信號波形。為了方便記錄數據，可以在信號波形顯示的上方添加一個(gè)空白的框，在框中記錄實(shí)驗的數據。信號發(fā)生器的前面板設計如圖1所示。

3 信號發(fā)生器的后面板設計

由于本文設計的信號發(fā)生器可以顯示信號的功率頻譜，所以需在程序框圖中添加一個(gè)快速傅里葉變換控件。由于需要加窗和濾波器，因此必須在程序框圖中添加兩個(gè)循環(huán)結構，這兩個(gè)循環(huán)結構分別用于加窗的控制和濾波器的選擇控制。由于有兩路信號，所以在while循環(huán)中，添加兩個(gè)窗和兩個(gè)濾波器，可供選擇的窗有uniform，Hanning窗，Hamming窗，Blackman-Harris，Exact-Blackman，Blackman，Flattop和4 Term Black-Harris?？晒┻x擇的濾波器有Butterworth和Chebyshev。兩個(gè)循環(huán)結構的輸出分別接至FFT功率譜模塊，FFT功率譜模塊的主要作用是計算時(shí)間信號的平均自功率譜。連接至時(shí)間信號輸入端的數據類(lèi)型決定使用哪個(gè)多態(tài)實(shí)例。FFT功率譜模塊的輸出，用數組模塊連接至波形顯示窗口中，這樣，就可以在第三個(gè)窗口中顯示信號的功率頻譜。為了方便記錄數據，可以在程序框中添加一個(gè)字符串函數，可以在前面板中，顯示一個(gè)空白的框，用于記錄實(shí)驗時(shí)需要記錄的數據。

4 信號發(fā)生器的程序框圖

信號發(fā)生器的程序框圖如圖2所示。

5 結語(yǔ)

設計的信號發(fā)生器可以實(shí)現在兩個(gè)波形顯示窗口中分別顯示兩路信號，信號的相位和幅值可調，在第三個(gè)波形顯示窗口中顯示信號的功率頻譜。通過(guò)基于LabVIEW軟件所設計的信號發(fā)生器證明了虛擬儀器具有強大的儀器設計功能。