基于LabVIEW的多功能信号发生器的设计

发布时间：2011-1-21 20:16 发布者：techshare

信号发生器是许多电子设备特别是测试设备必备的一部分，用以输入基准源信号给被测设备，通过接收被测设备返回的信息，分析研究被检测设备的情况。衡量或评定一个信号发生器的精度时，主要是对其中最基本和最重要的部分即正弦信号进行检测。检测正弦信号性能的重要指标是频率准确度和频率稳定度、信噪比和谐波畸变。

编程对工程技术人员来说比较麻烦，LabVIEW软件用图形编程语言，直观简单、易于操作。用户使用LabVIEW可以随意创建程序，并把它当作子程序调用，以创建更复杂的程序，且调用的层次没有限制LabVIEW这种创建和调用子程序的方法，使创建的程序结构模块化，更易于调试、理解和维护。同时，LabVIEW能够虚拟很多常规仪器，通过计算机仿真完成不同的功能，这样既可节省设备投人的开支，又提高了效率。因此，基于LabVIEW实现多功能信号发生器具有重大意义。

1 信号发生器的软件设计思路

设计一个虚拟信号发生器首先要进行前面板的设计，前面板的设计主要需要考虑到所设计的信号发生器实现什么功能，再根据这些功能，在控件选板中选择相应的控件，放在前面板相应的位置上，摆放也有一定的讲究，使前面板看起来比较协调。再者是后面板的设计。后面板的设计要用到函数模板，根据本程序需要实现的功能，在函数选板中选择相应的函数，由于程序不是只执行一次，所以要涉及到循环结构，本文的程序用到的循环结构有while循环结构、条件结构。程序调试成功后就产生一个虚拟信号发生器。

2 信号发生器的前面板设计

首先应该添加三个波形显示窗口，前面两个窗口用于显示两路基本信号的显示，并为前两个窗口分别配置两个旋钮，用于控制信号的幅值和频率，再分别为这两个窗口配置一个下拉菜单选择控件，用于选择信号的类型，可供选择的信号类型有正弦波、三角波、方波和锯齿波。第三个窗口用于显示信号的功率频谱，并且为第三个窗口添置两个下拉选择框，用于选择窗和滤波器，可以进行加窗和滤波。最后，为了可以方便观察信号，必须设置一个停止按钮，可以方便地控制和观察静态的信号波形。为了方便记录数据，可以在信号波形显示的上方添加一个空白的框，在框中记录实验的数据。信号发生器的前面板设计如图1所示。

3 信号发生器的后面板设计

由于本文设计的信号发生器可以显示信号的功率频谱，所以需在程序框图中添加一个快速傅里叶变换控件。由于需要加窗和滤波器，因此必须在程序框图中添加两个循环结构，这两个循环结构分别用于加窗的控制和滤波器的选择控制。由于有两路信号，所以在while循环中，添加两个窗和两个滤波器，可供选择的窗有uniform，Hanning窗，Hamming窗，Blackman-Harris，Exact-Blackman，Blackman，Flattop和4 Term Black-Harris。可供选择的滤波器有Butterworth和Chebyshev。两个循环结构的输出分别接至FFT功率谱模块，FFT功率谱模块的主要作用是计算时间信号的平均自功率谱。连接至时间信号输入端的数据类型决定使用哪个多态实例。FFT功率谱模块的输出，用数组模块连接至波形显示窗口中，这样，就可以在第三个窗口中显示信号的功率频谱。为了方便记录数据，可以在程序框中添加一个字符串函数，可以在前面板中，显示一个空白的框，用于记录实验时需要记录的数据。

4 信号发生器的程序框图

信号发生器的程序框图如图2所示。