基于LabVIEW平台的虚拟频谱分析仪的设计与实现

虚拟频谱分析仪后面板由五个子模块组成：波形生成模块，波形分析模块，控制X轴范围，滤波器以及幅频／相频特性和数据保存模块，如图3所示。

2．2 虚拟频谱分析仪子模块的设计
(1)波形生成子模块
要进行频谱分析，首先得生成模拟信号，本文采取系统的两个子模块：Triangle waveform.VI和Sinewaveform.VI生成2路模拟输入信号，为了实现模拟信号的频率、相位和幅度的调节增加了几个控制输入，引脚图4和图5所示。

在图4和图5中，输入引脚和输出引脚完全相同，"offset"是指波形的偏移量，一般不进行设置；"resetsignal"是一个布尔型的输入控制，若加载为True时则可以复位波形，若为False则不对波形进行复位；"frequency"是指生成信号的频率；"amplitude"是指想要生成信号的振幅；"phase"是指生成信号的相位；"error in"和"error out"是指当程序有异常发生时的输入和输出；"sampling info"是指要生成信号的采样率，缺省设定为1000，即一秒采样1000个点；"Duty Cycle"即占空比，是指一串理想的脉冲序列中(如方波)，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
(2)控制X轴范围子模块
子模块XscaleControl.VI用于实现动态控制波形X轴范围，共有4个输入引脚，其中3个是引用型reference输入，一个是常数型输入引脚。随着输入信号频率的增大，若输出波形的X轴范围固定不变为1的话，那么波形显示太密，导致根本看不清楚图形，故需要当频率增大时，波形x轴范围相对缩小，让波形显示更加清楚。其中三个引用型输入引脚分别指代正弦波频率、三角波频率和波形控件WaveformGraph三个原控件的属性节点(propertynode)。内部工作原理是当正弦波频率和三角波形频率二者中有任一个大于10HZ时就按照二者频率之中较大的那个频率的倒数的数值来当作波形控件WaveformGraph的横坐标轴的最大值，实现了当模拟信号频率增大时波形依然清晰的功能，从而实现了动态地控制波形控件x轴的范围。

(3)波形分析子模块
LabVIEW提供了丰富的波形频谱分析工具，最典型的就是Amplitude and Level Measurement.VI，它的存放路径是后面板中Functions->Signal Analysis，参数对话框中共分为4个区域，分别是要求进行的幅值特征值求取的项目(Amplitude Measurements)、当前信号幅值求取的结果(Results)、输入信号预览窗口(Input Signal)和加窗后信号预览窗口(Result Signal)，其中最重要的是幅值特征值求取项目的设置，需要求取哪个特征值，就在它前面划勾，Amplitude and Level Measurement.VI自动在其图标中添加这一输出端口。频谱分析Amplitudeand Level Measurement.VI功能引脚如图7所示。