基于LabVIEW的虛擬頻譜分析儀的設計與實現

虛擬頻譜分析儀后面板由五個子模塊組成：波形生成模塊，波形分析模塊，控制X軸范圍，濾波器以及幅頻／相頻特性和數據保存模塊，如圖3所示。

2．2 虛擬頻譜分析儀子模塊的設計
(1)波形生成子模塊
要進行頻譜分析，首先得生成模擬信號，本文采取系統的兩個子模塊：Triangle waveform.VI和Sinewaveform.VI生成2路模擬輸入信號，為了實現模擬信號的頻率、相位和幅度的調節增加了幾個控制輸入，引腳圖4和圖5所示。

在圖4和圖5中，輸入引腳和輸出引腳完全相同，offset是指波形的偏移量，一般不進行設置；resetsignal是一個布爾型的輸入控制，若加載為True時則可以復位波形，若為False則不對波形進行復位；frequency是指生成信號的頻率；amplitude是指想要生成信號的振幅；phase是指生成信號的相位；error in和error out是指當程序有異常發生時的輸入和輸出；sampling info是指要生成信號的采樣率，缺省設定為1000，即一秒采樣1000個點；Duty Cycle即占空比，是指一串理想的脈沖序列中(如方波)，正脈沖的持續時間與脈沖總周期的比值。
(2)控制X軸范圍子模塊
子模塊XscaleControl.VI用于實現動態控制波形X軸范圍，共有4個輸入引腳，其中3個是引用型reference輸入，一個是常數型輸入引腳。隨著輸入信號頻率的增大，若輸出波形的X軸范圍固定不變為1的話，那么波形顯示太密，導致根本看不清楚圖形，故需要當頻率增大時，波形x軸范圍相對縮小，讓波形顯示更加清楚。其中三個引用型輸入引腳分別指代正弦波頻率、三角波頻率和波形控件WaveformGraph三個原控件的屬性節點(propertynode)。內部工作原理是當正弦波頻率和三角波形頻率二者中有任一個大于10HZ時就按照二者頻率之中較大的那個頻率的倒數的數值來當作波形控件WaveformGraph的橫坐標軸的最大值，實現了當模擬信號頻率增大時波形依然清晰的功能，從而實現了動態地控制波形控件x軸的范圍。

(3)波形分析子模塊
LabVIEW提供了豐富的波形頻譜分析工具，最典型的就是Amplitude and Level Measurement.VI，它的存放路徑是后面板中Functions->Signal Analysis，參數對話框中共分為4個區域，分別是要求進行的幅值特征值求取的項目(Amplitude Measurements)、當前信號幅值求取的結果(Results)、輸入信號預覽窗口(Input Signal)和加窗后信號預覽窗口(Result Signal)，其中最重要的是幅值特征值求取項目的設置，需要求取哪個特征值，就在它前面劃勾，Amplitude and Level Measurement.VI自動在其圖標中添加這一輸出端口。頻譜分析Amplitudeand Level Measurement.VI功能引腳如圖7所示。