一种基于声卡的虚拟频谱分析仪设计
【摘 要】示波器、信号发生器、频谱分析仪是科研机关、企业研发实验室、大专院所的必备测量设备。设计的声卡虚拟频谱分析仪具有数据采集、波形显示、参数测量、数据分析、滤波、数据存储与回放等多种功能。设计的虚拟频谱分析仪不仅具有台式数字示波器的功能，而且充分发挥了计算机强大的功能和软件设计的灵活性。
【关键词】虚拟仪器;LABView;频谱分析仪;仪器设计
1、绪论
示波器、信号发生器、频谱分析仪是科研机关、企业研发实验室、大专院所的必备测量设备。传统台式示波器是由仪器厂家设计并定义好功能的一个封闭结构，它有特定的输入/输出接口和仪器操作面板，具有波形显示、参数测量等功能。当要实现更多的测量功能时，就要配置更多的仪器，这给用户的使用带来诸多不便，并且传统示波器的测量精度比较低，无法满足高精度的测量要求。而且，传统示波器缺乏相应的计算机接口，配合数据采集及数据处理比较困难。此外，传统示波器体积相对庞大，制造成本比较高，这就增加了测量系统的开发成本。随着计算机技术和测量技术的发展，虚拟仪器技术得到飞快发展，虚拟频谱分析仪系统也就应运而生。
2、设计方案
虚拟频谱分析仪是采用基于计算机的虚拟技术，用以模拟通用示波器的面板操作和处理功能，也就是使用个人计算机及接口电路来采集现场或实验室信号，并通过图形用户界面（GUI）来模仿示波器的操作面板，完成信号采集、调理、分析处理和显示输出等功能。
虚拟频谱分析仪总体上包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析、等几大模块组成，虚拟频谱分析仪的系统框图如图1所示。
设计过程大体分为以下五步：
（1）需求分析。需求分析是借用软件工程中的概念，其含义包括创建开发原型（明确实质要解决的问题）、分析程序的可行性（包括成本、性能、风险和技术障碍）等。在创建开发原型的过程中，开发人员要与程序的最终使用人员进行充分的交流。在此基础上，程序开发人员对所要解决的问题有了大致的了解，甚至可以画出一个系统的框图，之后还要进行程序的可行性分析，考虑选用器件的性价比、开发风险等。
（2）软、硬件的选择。程序开发人员不必担心操作系统的问题，目前的LABVIEW是一个支持多个系统平台的软件，Windows、Power Macintosh、Sun SPARCA工作站、HP工作站、Linux上都可以运行。针对一些特殊的任务，LABVIEW还提供一些附加的工具包，非常方便。选择适当的工具包将...
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