虚拟信号频谱分析仪的设计

　　1 系统整体设计方案

　　本设计的虚拟频谱分析仪即可以对虚拟信号发生器所产生的信号进行频谱分析。也可以对通过信号调理器，基于PCI总线的DAQ卡组成的采集系统所采集到的外部信号进行频谱分析。其中，在对外部信号进行频谱分析时，外界被测信号首先传送到信号调理电路，且由信号调理电路对它进行放大、滤波、隔离等处理后，再经数据采集卡进行A／D转换，以将模拟信号转换为数字信号，然后由软件对被测试信号进行频谱分析和处理，最后得到测试结果，并按要求将它们显示或储存起来。

　　本文所设计的虚拟频谱分析仪的前面板图如图1所示。这一种虚拟频谱分析仪能够提供一个高精度的频谱分析功能，并且可以同时观察输入信号的频域显示。但该虚拟频谱分析仪受数据采集卡采样速率的限制，其频率范围仅为0～50kHz，用户可以通过改变采样速率和数据长度来选择频率分辨率。在虚拟频谱分析仪的设计中可以通过程序直接读出基波频率和峰值大小，并将它们显示在面板上，用户参考这个值可以手动调整采样速率的大小和显示图形中X、Y轴的坐标来观察所需要的频谱图，因此操作更加直观、简便。信号频谱分析仪的主要数据处理工作就是对待分析信号进行傅立叶变换，然后分析其频谱特性，并显示计算结果。

　　2虚拟频谱分析仪的软件设计

　　虚拟频谱分析仪的软件结构如图2所示。

　　2.1数据采集模块

　　数据采集模块采用子VI AI Acquire Waveform.vi来控制PCI-1200数据采集卡进行数据采集操作，并对采集进来的数据进行频谱分析。参数设置模块可以设置的参数主要包括：设备与通道，缓冲区大小，采样点数，触发控制，扫描率，显示方式。频谱分析模块是由加窗函数模块、功率谱转换模块、功率谱单位转换模块、功率频率峰值检波子模快组成。