基于虚拟仪器系统的多功能信号发生器设计

周晶晶　吴文全　孙金明　章耀文

摘 要： 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。传统的信号发生器主要靠硬件来实现，其功能单一，维护费用高，这里研究的虚拟信号发生器基于虚拟仪器技术实现。该虚拟信号发生器不但界面友好，而且功能强大、操作简便，而且可以进行频谱分析。经仿真实验表明，它能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形，频率范围较宽，相关参数可调。

关键词： 信号发生器； 虚拟仪器； 频谱分析； LabVIEW

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0120?02

Abstract： Signal generator is a necessary part of many electronic equipments， especially the testing equipments. It is adop?ted to transmit the reference signal to the UUT， whose status is judged according the returned information of the signal. Implementation of the traditional signal generators mainly relies on hardwares. Their functions are single， but maintenance cost is high. The virtual signal generator researched in this paper is based on virtual instrument technology. It has a friendly interface， powerful functions and simple operation， and can make spectrum analysis. The simulation results show that it can generate sine waveform， triangle waveform， square waveform and sawtooth waveform， which are usually used in laboratories. It has wide frequency range， and its relevant parameters are adjustable.

Keyword： signal generator； virtual instrument； spectral analysis； LabVIEW

0 引 言

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。传统的信号发生器主要靠硬件来实现，其功能单一、维护费用高。这里研究的虚拟信号发生器是基于虚拟仪器技术实现的，该虚拟信号发生器不但界面友好，而且功能强大、操作简便，而且可以进行频谱分析。

LabVIEW是一种图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

本文研究的主要内容就是利用虚拟仪器技术开发一个包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

1 多功能信号发生器的设计思路

（1） 前面板的设计

前面板的设计主要需要考虑到所设计的系统要实现什么功能，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。

（2） 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包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

2 多功能信号发生器前面板设计

多功能信号发生器前面板需添加波形显示控件，可以进行波形显示，需添加频谱显示控件，可以进行频谱分析。本实验主要显示正弦波、三角波、方波和锯齿波信号，并对相应的信号进行频谱分析。在输出波形的同时、可以通过前面板的数值控件选项，改变输出波形的频率、幅值、初始相位、偏移量、采样信息等设置。

6 结 语

本文介绍了基于LabVIEW软件设计的多功能信号发生器的设计实现方法，它已实现基本信号发生器的全部功能，并可以进行频谱分析，如果配上多功能数据采集卡等硬件则可以成为能够进行数据采集、时频分析等具有多种功能模块的虚拟仪器。随着虚拟仪器的高速发展，虚拟仪器将在很多领域发挥更大作用，并逐渐取代传统仪器。

参考文献

[1] 陈树学，刘萱.LabVIEW宝典[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2] 阮奇桢.我和LabVIEW：一个NI工程师的十年编程经验[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[3] 张桐，陈国顺，王正林.精通LabVIEW程序设计[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4] 杨平乐，李海涛，赵勇，等.LabVIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2003.

[5] 张凯，郭栋.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M].北京：国防工业出版社，2006.

[6] 师黎.虚拟仪器技术在实验室建设中的应用研究[J].郑州工业大学学报，1999（2）：30?32.

[7] 侯国屏，叶齐鑫.LabVIEW编程与虚拟仪器设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

[8] 蔡国英，张宏群.基于LabVIEW的信号产生与分析系统[J].国外电子测量技术，2007（6）：12?14.

[9] 来德锋，盛玉霞.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪[J].现代计算机，2006（11）：94?96.

[10] 郭瑜，汤保平，纪跃波.基于解析信号和带通滤波器的频谱细化分析[J].重庆大学学报，2001（12）：17?25.

摘 要： 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。传统的信号发生器主要靠硬件来实现，其功能单一，维护费用高，这里研究的虚拟信号发生器基于虚拟仪器技术实现。该虚拟信号发生器不但界面友好，而且功能强大、操作简便，而且可以进行频谱分析。经仿真实验表明，它能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形，频率范围较宽，相关参数可调。

关键词： 信号发生器； 虚拟仪器； 频谱分析； LabVIEW

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0120?02

Abstract： Signal generator is a necessary part of many electronic equipments， especially the testing equipments. It is adop?ted to transmit the reference signal to the UUT， whose status is judged according the returned information of the signal. Implementation of the traditional signal generators mainly relies on hardwares. Their functions are single， but maintenance cost is high. The virtual signal generator researched in this paper is based on virtual instrument technology. It has a friendly interface， powerful functions and simple operation， and can make spectrum analysis. The simulation results show that it can generate sine waveform， triangle waveform， square waveform and sawtooth waveform， which are usually used in laboratories. It has wide frequency range， and its relevant parameters are adjustable.

Keyword： signal generator； virtual instrument； spectral analysis； LabVIEW

0 引 言

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。传统的信号发生器主要靠硬件来实现，其功能单一、维护费用高。这里研究的虚拟信号发生器是基于虚拟仪器技术实现的，该虚拟信号发生器不但界面友好，而且功能强大、操作简便，而且可以进行频谱分析。

LabVIEW是一种图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

本文研究的主要内容就是利用虚拟仪器技术开发一个包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

1 多功能信号发生器的设计思路

（1） 前面板的设计

前面板的设计主要需要考虑到所设计的系统要实现什么功能，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。

（2） 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包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

2 多功能信号发生器前面板设计

多功能信号发生器前面板需添加波形显示控件，可以进行波形显示，需添加频谱显示控件，可以进行频谱分析。本实验主要显示正弦波、三角波、方波和锯齿波信号，并对相应的信号进行频谱分析。在输出波形的同时、可以通过前面板的数值控件选项，改变输出波形的频率、幅值、初始相位、偏移量、采样信息等设置。

6 结 语

本文介绍了基于LabVIEW软件设计的多功能信号发生器的设计实现方法，它已实现基本信号发生器的全部功能，并可以进行频谱分析，如果配上多功能数据采集卡等硬件则可以成为能够进行数据采集、时频分析等具有多种功能模块的虚拟仪器。随着虚拟仪器的高速发展，虚拟仪器将在很多领域发挥更大作用，并逐渐取代传统仪器。

参考文献

[1] 陈树学，刘萱.LabVIEW宝典[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2] 阮奇桢.我和LabVIEW：一个NI工程师的十年编程经验[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[3] 张桐，陈国顺，王正林.精通LabVIEW程序设计[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4] 杨平乐，李海涛，赵勇，等.LabVIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2003.

[5] 张凯，郭栋.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M].北京：国防工业出版社，2006.

[6] 师黎.虚拟仪器技术在实验室建设中的应用研究[J].郑州工业大学学报，1999（2）：30?32.

[7] 侯国屏，叶齐鑫.LabVIEW编程与虚拟仪器设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

[8] 蔡国英，张宏群.基于LabVIEW的信号产生与分析系统[J].国外电子测量技术，2007（6）：12?14.

[9] 来德锋，盛玉霞.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪[J].现代计算机，2006（11）：94?96.

[10] 郭瑜，汤保平，纪跃波.基于解析信号和带通滤波器的频谱细化分析[J].重庆大学学报，2001（12）：17?25.

摘 要： 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。传统的信号发生器主要靠硬件来实现，其功能单一，维护费用高，这里研究的虚拟信号发生器基于虚拟仪器技术实现。该虚拟信号发生器不但界面友好，而且功能强大、操作简便，而且可以进行频谱分析。经仿真实验表明，它能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形，频率范围较宽，相关参数可调。

关键词： 信号发生器； 虚拟仪器； 频谱分析； LabVIEW

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0120?02

Abstract： Signal generator is a necessary part of many electronic equipments， especially the testing equipments. It is adop?ted to transmit the reference signal to the UUT， whose status is judged according the returned information of the signal. Implementation of the traditional signal generators mainly relies on hardwares. Their functions are single， but maintenance cost is high. The virtual signal generator researched in this paper is based on virtual instrument technology. It has a friendly interface， powerful functions and simple operation， and can make spectrum analysis. The simulation results show that it can generate sine waveform， triangle waveform， square waveform and sawtooth waveform， which are usually used in laboratories. It has wide frequency range， and its relevant parameters are adjustable.

Keyword： signal generator； virtual instrument； spectral analysis； LabVIEW

0 引 言

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。传统的信号发生器主要靠硬件来实现，其功能单一、维护费用高。这里研究的虚拟信号发生器是基于虚拟仪器技术实现的，该虚拟信号发生器不但界面友好，而且功能强大、操作简便，而且可以进行频谱分析。

LabVIEW是一种图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

本文研究的主要内容就是利用虚拟仪器技术开发一个包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

1 多功能信号发生器的设计思路

（1） 前面板的设计

前面板的设计主要需要考虑到所设计的系统要实现什么功能，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。

（2） 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包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

2 多功能信号发生器前面板设计

多功能信号发生器前面板需添加波形显示控件，可以进行波形显示，需添加频谱显示控件，可以进行频谱分析。本实验主要显示正弦波、三角波、方波和锯齿波信号，并对相应的信号进行频谱分析。在输出波形的同时、可以通过前面板的数值控件选项，改变输出波形的频率、幅值、初始相位、偏移量、采样信息等设置。

6 结 语

本文介绍了基于LabVIEW软件设计的多功能信号发生器的设计实现方法，它已实现基本信号发生器的全部功能，并可以进行频谱分析，如果配上多功能数据采集卡等硬件则可以成为能够进行数据采集、时频分析等具有多种功能模块的虚拟仪器。随着虚拟仪器的高速发展，虚拟仪器将在很多领域发挥更大作用，并逐渐取代传统仪器。

参考文献

[1] 陈树学，刘萱.LabVIEW宝典[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2] 阮奇桢.我和LabVIEW：一个NI工程师的十年编程经验[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[3] 张桐，陈国顺，王正林.精通LabVIEW程序设计[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4] 杨平乐，李海涛，赵勇，等.LabVIEW高级程序设计[M].北京：清华大学出版社，2003.

[5] 张凯，郭栋.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M].北京：国防工业出版社，2006.

[6] 师黎.虚拟仪器技术在实验室建设中的应用研究[J].郑州工业大学学报，1999（2）：30?32.

[7] 侯国屏，叶齐鑫.LabVIEW编程与虚拟仪器设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

[8] 蔡国英，张宏群.基于LabVIEW的信号产生与分析系统[J].国外电子测量技术，2007（6）：12?14.

[9] 来德锋，盛玉霞.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪[J].现代计算机，2006（11）：94?96.

[10] 郭瑜，汤保平，纪跃波.基于解析信号和带通滤波器的频谱细化分析[J].重庆大学学报，2001（12）：17?25.