3.4.2 虚拟信号频谱分析仪的前面板设计
前面板由一个数值控制器、两个波形图控件、两个Ring控件、三个旋钮控件组成。两个波形图控件分别用来显示生成的虚拟仿真信号波形和该信号经过FFT变换后的频谱；两个Ring控件分别用来进行波形选择和加窗类型选择，波
图3-10 虚拟信号频谱分析仪前面板
形可选择正弦波、方波、三角波和锯齿波，加窗类型有海宁窗、汉明窗和三角窗可供选择，三个旋钮控件分别用来对信号频率、采样频率、幅值参数进行设置，数值控件对采样点数进行设置。
3.4.3 虚拟信号频谱分析仪的后面板设计
该虚拟仪器应实现典型实验信号的产生，并可以对典型实验信号进行FFT变换，并显示计算结果。所以其后面板流程图应该由信号产生、信号分析和处理、模块组成，下面就对在这两个功能模块分别加以介绍。
3.4.3.1 典型实验信号生成模块
此模块与虚拟信号发生器系统的基本类似，这里不再赘述。
3.4.3.2 虚拟信号分析和处理模块
此模块如图3-11，主要做的就是对生成的虚拟信号进行FFT变换，以获得它的频谱图。主要由Hamming Windonw、Hanning Windonw、Triggle Windonw和FFT子VI组成，它们的图标分别如3-12、3-13、3-14、3-15所示。下面对它们做简单的介绍。
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图3-11 虚拟信号分析和处理模块
图3-12 Hamming Windonw.vi 图3-13 Hanning Windonw.vi
图3-14 Triggle Windonw.vi 图3-15 FFT.vi
1.窗函数子VI。它们的到达路径为All function→Analyze→Signal Processing→Windonws，无论是Hamming Windonw还是Hanning Windonw和Triggle Windonw，都是把无限长的信号进行截取，并防止泄漏。
2. FFT子VI。它的到达路径为All function→Analyze→Signal Processing→Frequency Domain，FFT子VI对输入的参数进行傅立叶变换，输出参数为经过变换后得到的数据序列，通常情况下为复数序列，而不是我们常用的实数幅值数据序列。所以，要避免犯这样的错误：直接将这个输出序列当作幅频特性数据序列，送入Graph VI，希望得到幅频特性曲线。所以，应先将FFT子VI输出参数经过Complex To Polar，再送到Graph VI。
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图3-16 虚拟信号频谱分析仪后面板流程图
3.4.4 调试和运行
在运行之前，应先在前面板中对信号控件参数进行设置。采样频率fs的最大值应是仿真信号频率fx的n（一个周期采样点数）倍，且总点数N≥n。只要合理的设置才会生成另人满意的信号波形。
3.5 虚拟调制解调器的设计
3.5.1 实验原理和功能
用该调制解调器可观察调幅波，以及经过巴特沃斯滤波器滤波后的解调波形。
(1)调幅波的数学表达式及其特性
u(t)=EmZ(t)sin式中Em----比例常数;为?;
式(3-8)就是调幅波的一般数学表达式,它反映了低频缓变信号Z(t)对一高频Z(t) (
?t (3-8)
0?0
----高频载波角频率; Z(t)----低频缓变信号,其上限角频率
?0
)振荡信号(sin?t)的控制.通常?00
=(5—10)?.
一般将控制高频信号的缓变信号称为调制信号,载送缓变信号的高频(荡信号(sin
?0
)振
?t)称为载波.利用信号
0Z(t)来控制或改变高频振荡的幅值称为调制
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过程.
(2)调幅波的解调
调幅波u(t)的幅值反映调制信号Z(t)数值的变化,在调制器之后加解调器,可将被测的调制信号Z(t)与调幅波分离,并最后提取出来.解调器由乘法器和低通滤波器组成,其原理框图如图3-17 所示.
低乘 法 器 y(t) 通滤波器 f(t) u(t) ur(t)
图3-17 解调器原理图
解调器中的乘法器有两个输入信号，一个是待解调波u(t)：
u(t)=EZ(t)sin?t
0式中E为比例常数。另一个输入信号是参考信号ur(t)，它应是与载波频率同的高频信号。考虑到实际情况中与载波信号sin为：
0?0
相
r则u?t会有一个相位差θ，
(t)
ur(t)=Ursin(?00
t+θ)
于是乘法器的输出y(t)为：
y(t)= u(t)·ur(t)=E Z(t)sin?t·Ursin(
?0
t+θ)
令A=Eur，并根据三角函数关系，所以
y(t)=AZ(t)sin?t sin(?t+θ)
Acos??cos?2?t????=Z(t)??? 2000=
AAZ(t)cosθ-Z(t)cos?2?0t??? 22当乘法器后接的低通滤波器的截止频率远小于频率2
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?0，并大于信号Z(t)
的最高频率?时，于是解调器的高频分量cos?2?0t???将被低通滤波器大大衰减，而只有差额信号项
AZ(t)cosθ输出，于是，解调器的输出f(t)为： 2Af(t)=Z(t)cosθ
2该仪器的功能是生成两个幅值、相位和频率可调的正弦波，这两个正弦波一个是高频信号作为载波信号，另一个是低频信号作为调制信号。低频信号经高频载波后形成调幅波，调幅波再经巴特沃斯滤波器滤波后解调，并同时输出调幅波和解调后信号的波形。
3.5.2 调幅波解调器前面板设计
前面板由两个Waveform Graph控件分别显示调幅波和解调信号的波形，高频和低频信号源参数、滤波器低截止频率由用户选择。
3.5.3 调幅波解调器后面板设计
该后面板流程图采用乘法器实现两个正弦波信号的调制，采用前一节设计的巴特沃斯低通滤波器实现解调器，此后面板中的各功能模块和子VI前面都已介绍，此处不再赘述。
3.5.4 调试和运行
在运行之前，应先在前面板中对信号控件参数进行设置。这时请注意设置的参数要满足香农采样定理,即fc?2fs。只要合理的设置才会生成另人满意的信号波形。
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