频谱分析实验报告

频谱分析实验报告

篇一：典型信号的频谱分析实验报告

贵 州 大 学 实 验 报 告 学 院：专 业： 班 级： 1． 正弦波信号的频谱特性： 2． 方波信号的频谱特性： 3． 三角波信号的频谱特性： 4． 正弦信号加白噪声信号的频谱特性：

篇二：信号发生及频谱分析实验报告

基于LABVIEW的信号发 生及频谱分析的设计

课程设计：虚拟仪器系统设计 专业名称：电子信息工程 2013年11月25日

基于虚拟仪器的信号发生及频谱分析的设计

摘要虚拟仪器是将仪器技术、计算----------------精选公文范文----------------

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机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。

本设计采用USB6211数据采集卡，将虚拟仪器技术用于信号发生器的设计。该系统具有生成正弦波、方波、三角波、锯齿波及PWM波的功能。 本文首先概述了信号发生器及虚拟仪器技术在国内外的发展及趋势，然后介绍了信号发生器的相关理论，给出了信号发生器的基本原理框图，并探讨了虚拟仪器的总线及其标准、框架结构、LABVIEW开发平台。在分析本系统功能需求的基础上，介绍了数据采集卡、LABVIEW的编程模式等设计中所涉及到的硬件和技术。

本设计是虚拟仪器模拟真实仪器的尝试。实践证明虚拟仪器是一种优秀的解决方案，能够实现各种硬件可以完成的任务。

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关键词 虚拟仪器，数据采集卡，信号发生器，LABVIEW

Signal based on virtual instrument and the design of the frequency spectrum analysis

Abstract

Virtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This design uses USB6211 data acquisition card. The virtual instrument technology has been utilized in the design of signal generator. The system has ability to produce sine wave, square wave, and triangle wave, saw tooth wave and PWM wave. This article summarizes the development and trend of the signal ----------------精选公文范文----------------

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generator and virtual instrument at home and abroad at first. And then introduces the theory of signal generator, gives a basic block diagram of signal generator, also the frame structure and LABVIEW development platform of the virtual instrument with the inquiry of the bus’s standard. Based on the analysis of this system’s functional requirements, this article introduces the hardware and technology which involved in design of the data acquisition card and the LABVIEW’s programming design is an attempt of virtual instrument to simulate the reality instrument. It shows the virtual instrument is an excellent solution to achieve the task which is achieved by traditional hardware in the past.

Key Words: Virtual Instruments， Data Acquisition Cards， Signal Generators， LABVIEW

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目录 1. 实验相关问题 ................................................................................................................................... 1 实验目的 ................................................................................................................................... 1 实验内容 ................................................................................................................................... 1 实验要求 ................................................................................................................................... 1 2. 实验方案选择 ................................................................................................................................... 1 仿真波形的产----------------精选公文范文----------------

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生 ....................................................................................................................... 1 白噪声的产生 ........................................................................................................................... 1 仿真信号频谱分析 ................................................................................................................... 1

3. 系统总体的设计及实现 ..................................................................................................................... 1

系统设计及程序框图流程 ....................................................................................................... 1 系统具体应用程序 ................................................................................................................... 2

程序框图的具体设计步骤 ....................................................................................................... 2

虚拟正弦波发生器的设计 ...............................................................----------------精选公文范文----------------

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............................ 2

虚拟方波发生器的设计 ............................................................................................... 3

虚拟锯齿波发生器的设计 ............................................................................................ 3

虚拟三角波发生器的设计 ............................................................................................ 4 4. 系统调试 ............................................................................................................................................. 1 调试步骤 ................................................................................................................................... 1 调试结果 ................................................................................................................................... 1

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1. 实验相关问题 实验目的

1. 学习LabVIEW 软件特点及工作环境。

2．利用LabVIEW进行频谱仪的设计，并对仿真信号进行分析。 实验内容

①产生正弦波、方波、三角波信号 ②设计一个频谱分析仪，对正弦波、方波、三角波信号进行频谱分析 ③噪声信号的频谱分析 ④备注：

?界面尽可能美观大方

?程序尽量简短、占用系统资料尽可能少

实验要求

实现仿真信号的生成，并利用FFT对所得仿真信号、实际信号进行频谱分析进而得到信号的频谱。

①采样频率、采样点数、信号频率、幅值和初相位可调

②分析正弦波、方波、三角波和白----------------精选公文范文----------------

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噪声的频谱特性

2. 实验方案选择 仿真波形的产生

利用Labview里的函数发生器进行频率、幅值、相位等参数的设置和波形的选择。比如：正弦信号、三角信号、方波信号等。 白噪声的产生

直接在直流信号进入显示屏前叠加一个均匀白噪声发生器产生白噪声。 仿真信号频谱分析

我们调用了频谱测量函数，只需将波形输入调节dt即可。

3. 系统总体的设计及实现 系统设计及程序框图流程

设计信号发生器的主要任务是设计程序框图和前面板，在设计这两部分中若没有出现数据类型不匹配、控件的属性设置等问题，再跟硬件连接，看是否可以产生各种信号，并且能被数字示波器采集到，并在硬件允许的范围内体现比现有信号发生器更宽泛的信号范围。 ----------------精选公文范文----------------

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篇三：用FFT对信号作频谱分析实验报告

实验一报告、用FFT对信号作频谱分析

一、实验目的

学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行频谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便正确应用FFT。 二、实验内容

1．对以下序列进行频谱分析： x?n??R4?n? ?n?1?

x2?n???8?n ?0??4?n? x3?n???n?3 ?0?

0?n?34?n?7 其它n0?n?34?n?7其它n

选择FFT的变换区间N为8和16两种情况进行频谱分析。分别打印其幅频特性曲线，并进行对比，分析和讨论。 2．对以下周期序列进行频谱分析： ----------------精选公文范文----------------

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x4?n??cos ? 4

nn?cos x5?n??cos ? 4 ? 8 n

选择FFT的变换区间N为8和16两种情况分别对以上序列进行频谱分析。分别打印其幅频特性曲线，并进行对比、分析和讨论。

3.对模拟信号进行频谱分析： x8?t??cos8?t?cos16?t?cos20?t 选择采样频率Fs?64Hz，对变换区间N=16，32，64 三种情况进行频谱分析。分别

打印其幅频特性，并进行分析和讨论。

三、实验程序

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1.对非周期序列进行频谱分析代码： close all;clear all; x1n=[ones];

M=8;xa=1:;xb=:-1:1;x2n=[xa,xb]; x3n=[xb,xa]; X1k8=fft;X1k16=fft; X2k8=fft;X2k16=fft; X3k8=fft;X3k16=fft; subplot;mstem=;title8点DFT[x_1]’); subplot;mstem=;title16点DFT[x_1]’); subplot;mstem=;title8点DFT[x_2]’); subplot;mstem=;title16点DFT[x_2]’); subplot;mstem=;title8点DFT[x_3]’); subplot;mstem=;title16点DFT[x_3]’); 2.对周期序列进行频谱分析代码： N=8;n=0:N-1; x4n=cos;

x5n=cos+cos; X4k8=fft; X5k8=fft; N=16;n=0:N-1; x4n=cos;

x5n=cos+cos; X4k16=fft; X5k16=fft; figure

subplot;mstem;title8点 DFT[x_4]’); subplot;mstem;title16点DFT[x

_4]’); subplot;mstem;title8点DFT[x_5]’); subplot;mstem;title16点----------------精选公文范文----------------

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DFT[x_5]’)

3.模拟周期信号谱分析

figure Fs=64;T=1/Fs; N=16;n=0:N-1; x6nT=cos+cos+cos; X6k16=fft; X6k16=fftshift; Tp=N*T;F=1/Tp; k=-N/2:N/2-1;fk=k*F;

subplot;stem,’.’);box on

title16μ?DFT[x_6]’);xlabel’);ylabel; axis)]);

N=32;n=0:N-1; %FFTμ?±???????N=32 x6nT=cos+cos+cos; X6k32=fft; X6k32=fftshift; Tp=N*T;F=1/Tp; k=-N/2:N/2-1;fk=k*F;

subplot;stem,’.’);box on

title32μ?DFT[x_6]’);xlabel’);ylabel; axis)]);

N=64;n=0:N-1; %FFTμ?±???????N=64 x6nT=cos+cos+cos; X6k64=fft; X6k64=fftshift; Tp=N*T;F=1/Tp; ----------------精选公文范文----------------

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k=-N/2:N/2-1;fk=k*F;

subplot;stem,’.’);box on

title64μ?DFT[x_6]’);xlabel’);ylabel; axis)]);

四、实验结果与分析 分析：图（1a）和图（1b）说明X1=R4的8点和16点DFT分别是X1的频谱函数的8点和16点采样;因X3=X2)8R8,故X3与X2的8点DFT的模相等，如图（2a）和图（3a）所示。但当N=16时，X3与X2不满足循环移位关系，故图（2b）和图（3b）的模不同。

分析：X4= cos的周期为8，故N=8和N=16均是其周期的整数倍，得到正确的单一频率正弦波的频谱，仅在л处有1根单一谱线，如图（4a）和图（4b）所示。

X5= cos+ cos 的周期为16，故N=8不是其周期的整数倍，得到的频谱不正确，如图（5a）所示。N=16是其一个周期，得到正确的频谱，仅在л和л有2根单一谱线，如图（5b）所示。

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分析：X6有3个频率成分，f1=4Hz,f2=8Hz,f3=10Hz,故其周期为。 采样频率Fs=64Hz,f1=Bf2=变换区间N=16时，观察时间TP=16T=，不是x6的整数倍周期，故得频率不正确，如图所示。变换区间N=32、64时，观察时间Tp=，1s，时X6得整数倍周期，所得频率正确，如图所示。图中3根谱线正好分别位于4、8、10Hz处。 五、思考题及实验体会

通过实验，我知道了用FFT对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要内容。经常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D和分析误差。频谱分辨率直接和FFT的变换区间N有关，因为FFT能够实现的频率分辨率是2л／N≤D。可以根据此式选择FFT的变换区间N。误差主要来自于用FFT作频谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号除外）是连续谱，只有当N较大时，离散谱的包络才能逼近----------------精选公文范文----------------

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于连续谱，因此N要适当选择大一些。 周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作FFT，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。

对模拟信号进行频谱分析时，首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期序列，按照周期序列的普分析进行。

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