设计扫频信号发生器和数字滤波器
数字滤波器的设计方法
数字滤波器的设计方法数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，可以用于信号去噪、频率选择和信号恢复等应用。
本文将介绍数字滤波器的设计方法，包括滤波器的类型、设计步骤和常用的设计工具。
我们需要了解数字滤波器的类型。
数字滤波器可以分为无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器两种。
IIR滤波器的特点是具有无穷长的冲激响应，而FIR滤波器的冲激响应是有限长的。
接下来，我们来看一下数字滤波器的设计步骤。
首先，我们需要确定滤波器的设计要求，包括滤波器的通带和阻带的频率范围，以及在通带和阻带中的衰减要求。
然后，根据这些设计要求选择合适的滤波器类型，比如IIR滤波器或FIR滤波器。
接下来，我们需要进行滤波器的设计和优化，以满足给定的要求。
最后，我们需要对设计的滤波器进行验证和性能评估。
在数字滤波器的设计过程中，我们可以借助一些常用的设计工具来辅助完成。
其中一种常用的工具是Matlab软件，它提供了丰富的信号处理工具箱，可以方便地进行滤波器的设计、分析和仿真。
另外，还有一些开源的信号处理库，如SciPy和Octave，也可以用于数字滤波器的设计。
除了工具之外，还有一些常用的设计方法可以帮助我们实现数字滤波器的设计。
其中一种方法是基于频率响应的设计方法，即通过设定滤波器在不同频率上的增益来满足设计要求。
这种方法可以通过频域分析和优化来实现。
另一种方法是基于时域响应的设计方法，即通过设定滤波器的冲激响应来满足设计要求。
这种方法可以通过时域分析和优化来实现。
在设计数字滤波器时，还需要考虑滤波器的稳定性和实现的复杂度。
稳定性是指滤波器的输出是否有界，即是否会出现无限增长的情况。
实现的复杂度包括滤波器的计算量和存储量等方面的考虑。
通常情况下，FIR滤波器比IIR滤波器更容易设计和实现，但是在一些特定的应用中，IIR滤波器可能更加适用。
总结起来，数字滤波器的设计是一个复杂而关键的过程，需要根据设计要求选择合适的滤波器类型，进行设计和优化，并进行验证和性能评估。
一种高精度正弦波扫频信号发生器的设计与实现
一种高精度正弦波扫频信号发生器的设计与实现关 宇1,吴 巍2,尹廷辉3(1.解放军理工大学理学院电子线路教研室,江苏省南京市210007;2.东南大学医学院,江苏省南京市210096;3.解放军理工大学通信工程学院电子技术教研室,江苏省南京市210007)第30卷第2期 2004年2月 电子工程师 EL ECTRON IC EN GIN EER Vol.30No.2 Feb.2004【摘 要】 作为一种新型外科手术器械,超声刀正在多个外科领域得到越来越多的应用。
超声刀是一种功率超声波发生器,不同用途的超声刀工作于不同的频段,早期的超声刀都是针对某种人体组织设计的单频专用手术装置。
提出了一种适用于多功能超声手术装置的正弦波扫频信号发生器。
该信号发生器以单片机为控制核心,采用数字混频和自适应滤波技术,用高、低两个频率分别控制扫频信号的频带和分辨率的方案,解决了实现扫频电路中高频、窄带、高分辨率等指标的难题,为类似问题的解决提供了一种可选方案。
该方案已成功用于“N T Y300型多功能超声手术装置”项目,该项目获得国家科技进步三等奖。
关键词:扫频信号发生器,功率超声波,超声刀,振荡器,数字混频器,自适应滤波器中图分类号:TN752.6收稿日期:2003209215;修回日期:20042022020 引 言超声刀作为一种新型手术器械,正在多个外科领域得到越来越多的应用。
不同形式的超声刀可以用于脑外科的颅骨切割、腹外科的肝脏手术、眼科的白内障切除和心血管外科的血栓消融。
与常规手术器械相比,具有创伤小、出血量低等优点,是一种很有前途的手术装置[1]。
超声刀是一种功率超声波发生器。
功率超声波作用于人体组织时,会在组织内产生空化效应,造成局部组织的破坏和分离,而对周围组织的影响较小[2]。
研究表明,不同的人体组织对超声波能量的吸收具有频率选择性[3],用于不同手术部位的超声刀必须工作于相应的频带。
早期的超声刀都是针对某种人体组织设计的单频专用手术装置[4],为了达到一机多用的目的,研制适用于不同组织的多功能超声手术装置势在必行。
波形发生与扫频信号发生器电路设计
实验四波形发生与扫频信号发生器电路设计一、实验目的：学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器，掌握FPGA对D/A 的接口和控制技术，学会LPM_ROM在波形发生器设计中的实用方法。
二、原理说明：如图11-1所示，完整的波形发生器由4部分组成：∙FPGA中的波形发生器控制电路，它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率，而当以周期性时变方式扫描输出地址时，则模拟输出波形为扫频信号。
∙波形数据ROM中存有发生器的波形数据，如正弦波或三角波数据。
当接受来自FPGA的地址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快，则输出数据的速度越快，从而使D/A输出的模拟信号的变化速度越快。
波形数据ROM可以由多种方式实现，如在FPGA外面外接普通ROM；由逻辑方式在FPGA中实现（如例11-1）；或由FPGA中的EAB模块担当，如利用LPM_ROM实现。
相比之下，第1种方式的容量最大，但速度最慢；，第2种方式容量最小，但速度最最快；第3种方式则兼顾了两方面的因素；∙D/A转换器负责将ROM输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。
输出波形的频率上限与D/A器件的转换速度有重要关系，本例采用DAC0832器件。
DAC0832是8位D/A转换器，转换周期为1µs，其引脚信号以及与FPGA 目标器件典型的接口方式如附图2-15所示。
其参考电压与＋5V工作电压相接（实用电路应接精密基准电压）。
DAC0832的引脚功能简述如下：∙ILE（PIN 19）：数据锁存允许信号，高电平有效，系统板上已直接连在＋5V上。
∙ WR1、WR2（PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。
∙ XFER(PIN 17)：数据传送控制信号，低电平有效。
∙ VREF（PIN 8）：基准电压，可正可负，－10V～＋10V。
模拟信号处理中的数字滤波器设计思路
模拟信号处理中的数字滤波器设计思路数字滤波器在模拟信号处理中起着至关重要的作用，可以有效地去除信号中的噪声和干扰，提高信号的质量和准确性。
设计一个高效可靠的数字滤波器需要综合考虑信号的特性、滤波器的类型和参数设置等多个因素。
首先，确定信号的特性是设计数字滤波器的关键。
需要分析信号的频率范围、幅度范围以及所含的噪声类型，这些信息可以帮助选择合适的滤波器类型和参数。
常见的数字滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，每种类型有不同的特性适用于不同的信号。
其次，根据信号的特性选择合适的数字滤波器类型。
如果信号包含高频噪声，可以选择低通滤波器；如果信号包含低频噪声，可以选择高通滤波器；如果信号需要保留一定频率范围，可以选择带通滤波器；如果信号需要去除某个频率范围，可以选择带阻滤波器。
合理选择滤波器类型可以有效地去除信号中的噪声和干扰。
在选择滤波器类型的基础上，需要确定滤波器的参数设置。
包括截止频率、通带波动和阻带衰减等参数。
截止频率是指滤波器开始起作用的频率，通带波动是指在通带范围内信号的波动情况，阻带衰减是指在阻带范围内信号的减弱情况。
合理设置这些参数可以使滤波器在有效去除噪声的同时尽可能保留原始信号的特性。
另外，数字滤波器的设计还需要考虑实现方式和计算复杂度。
常见的数字滤波器实现方式包括FIR滤波器和IIR滤波器，它们各有优劣。
FIR滤波器具有线性相位和稳定性优点，适用于需要保持信号相位信息的场合；IIR滤波器具有较高的滤波效率和计算速度，适用于计算资源有限的场合。
根据实际需求选择合适的实现方式。
最后，在设计数字滤波器时需要进行系统性能评估和优化。
可以通过频率响应、时域响应、幅频响应和群延迟等指标对滤波器性能进行评估，根据评估结果对滤波器进行优化。
一般来说，希望滤波器具有较窄的过渡带宽、较高的阻带衰减和较小的相位失真。
通过不断调整参数和算法，可以使滤波器达到最佳性能。
综上所述，设计数字滤波器是模拟信号处理中的重要任务，需要综合考虑信号特性、滤波器类型、参数设置、实现方式和系统性能等多个因素。
测试信号实验——模拟滤波及数字滤波报告
信号的调理与滤波器设计实验报告一、实验目的掌握模拟滤波器的设计方法和实现过程；掌握数字滤波器的设计方法和实现过程。
二、实验原理在信号传感和传输过程中，由于热噪声、漏电流和电源干扰等因素的影响，不可避免地会有干扰信号叠加到有用信号上，当这种干扰信号非常强时，将严重影响有用信号的识别和利用，因而，通常都有必要对这些干扰信号进行滤波处理。
干扰信号按照频谱分布可分为低频、中频和高频信号，因而，滤波器也相应设计成高通、带通、低通和带阻等形式，具体的滤波器原理和设计方法可参考模拟电子技术和其它相关资料。
在本实验中，要求在对干扰信号频谱分析的基础上，确定滤波器的形式，设计滤波器的截止频率和具体的RC参数，实现对干扰信号的抑制，通过对滤波后信号的时频域分析，评估滤波效果。
三、实验仪器1、电子称1台2、万用表1个3、采集卡1块4、面包板1块5、计算机1台6、信号发生器1台7、Labview软件1套8、运算放大器若干片9、电阻、电容等若干四、实验内容和步骤1、数字滤波器设计：①将电子称、电源、万用表、噪声发生器、采集卡和计算机连接，构成一个完整的测试系统；②利用Labview软件对采集到的信号进行频谱分析，判断干扰信号的频谱分布特征；③根据干扰信号的频谱分布特征进行滤波器的设计，并在面包板上实现；④利用Labview软件对加入滤波器的采集信号进行频谱分析，判断滤波后的干扰信号被抑制的情况，并评价滤波器的功效，如果滤波效果不好，分析具体原因，进一步改进滤波器，直至滤波效果达到预期要求；⑤改变干扰噪声的频率，比较滤波效果，并重新设计滤波器，重复2～4步骤。
2、模拟滤波器设计：①将信号发生器的噪声信号叠加到表示电子称输出的信号上；②将叠加了噪声的信号连接到数据采集卡的接口板上；③利用labview将信号采集到计算机中；④分析信号的频谱，得到信号的幅度谱；⑤根据信号特点提出滤波器设计参数、截止频率；⑥设计出滤波器的传递函数；⑦根据滤波器传递函数设计电路，完成电路的搭接；⑧将滤波器的输出送到采集卡，用计算机程序求出重物重量。
数字滤波器的设计方法
数字滤波器的设计方法数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，可以从输入信号中提取出特定的频率成分或者对信号进行去噪。
数字滤波器的设计方法包括滤波器类型选择、频率响应设计和滤波器参数计算等。
选择合适的滤波器类型是数字滤波器设计的第一步。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
根据信号处理的需求，选择适合的滤波器类型可以有效地提取或者去除特定的频率成分。
接下来，设计滤波器的频率响应是数字滤波器设计的关键。
频率响应描述了滤波器在不同频率下的增益特性。
常见的频率响应形状包括理想频率响应、巴特沃斯频率响应和切比雪夫频率响应等。
根据信号处理的要求，选择合适的频率响应形状可以满足滤波器的性能要求。
在设计滤波器的过程中，需要确定滤波器的参数。
这些参数包括截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减等。
通过选择合适的参数，可以调整滤波器的性能以满足信号处理的要求。
在实际的数字滤波器设计中，可以使用各种工具和方法来辅助设计过程。
其中，数字滤波器设计软件是一种常用的工具，可以根据输入的设计要求自动生成滤波器的参数和频率响应。
此外，还可以使用模拟滤波器的设计方法来设计数字滤波器，例如使用模拟滤波器的频率转换方法将模拟滤波器转换为数字滤波器。
需要注意的是，在数字滤波器设计中，经常会遇到一些问题和挑战。
例如，滤波器的设计目标可能会与实际应用中的信号相冲突，需要在设计过程中进行权衡。
此外，数字滤波器的设计也需要考虑计算量和存储量等资源的限制，以保证设计的可实现性。
数字滤波器的设计方法涉及滤波器类型选择、频率响应设计和滤波器参数计算等步骤。
通过选择合适的滤波器类型、设计合理的频率响应和确定适当的滤波器参数，可以设计出满足信号处理要求的数字滤波器。
在设计过程中，可以借助各种工具和方法来辅助设计，同时需要考虑实际应用中的问题和挑战，以确保设计的可行性和有效性。
扫频信号发生器及扫频仪讲解
LC IM
IM
C
75MHz
10f0oMHz
150MHz
92.5MHzΔf 107.5MHz
3.频标产生的原理 现以1MHz频标为例进行说明频标产生的原理 。
99.98MHz 100MHz 100.02MHz
1MHz振荡信号 的100次谐波
(a)
图8.6 频标的形成过程
(b) 图8.7 加有频标的波形
均用锯齿波电压，其
正程产生扫频信号，
逆程停止扫频，亮点
回扫，如图a所示。
f0
图b实用正弦波做扫
描电压时，其上升边
产生扫频信号，下降
边形成基线。
扫频振荡器的频率根据被测网络的中心频率f0范围进 行调解的，应使被测曲线的中心频率移至屏幕中央。
2 单元电路
1、扫频信号发生器
要求扫频信号源具有以下功能:
①能产生频率做线性变化的扫频信号； ②这个扫频信号的输出是等幅的，且具有一定的
单元电路工作原理
1.扫频单元
•扫频宽度与扫频线性通常是矛盾的，一般在保证 扫频线性情况下通过电路扩展频带来解决。
290MHZ
1MHZ~75MHZ ±7.5MHZ
289MHZ~215MHZ ±7.5MHZ
中心频率和扫频范围
BT-3型扫频仪工作时是以某中心频率为中心进行扫频的。
现以第Ⅱ波段为例说其工作情况，中心频率是人工手调振荡回 路中的可变电容C，例如图中调到100MHz。扫频是扫描电流IM 作用于调制线圈LC使振荡频率在100MHz中心频率的基础上产 生±7.5MHz 的频偏，即扫频范围最大只有15MHz。
扫频仪工作原理
1 组成原理框图
扫频仪主要由
两部分组成：
数字滤波器的设计方法与实现
数字滤波器的设计方法与实现数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，它可以消除信号中的噪音和干扰，提高信号的质量和可靠性。
本文将介绍数字滤波器的设计方法与实现，并探讨一些常用的数字滤波器类型。
一、数字滤波器的基本原理和作用数字滤波器可以将满足一定数学规律的输入信号通过一系列运算，输出满足特定要求的信号。
其基本原理是对输入信号进行采样和量化，然后利用滤波算法对采样后的信号进行处理，最后通过重构输出滤波后的信号。
数字滤波器的作用主要有两个方面。
首先，它可以实现降低信号中噪音和干扰的功效，提高信号的质量。
其次，数字滤波器还可以提取信号中特定频率成分，并对信号进行频率选择性处理，从而满足特定的信号处理需求。
二、数字滤波器的设计方法1. 滤波器的类型选择数字滤波器的类型选择根据实际信号处理需求。
常见的数字滤波器类型包括有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器。
FIR滤波器的特点是稳定性好、幅频特性易于设计；IIR滤波器的特点是具有较高的处理效率和较窄的幅频特性。
2. 设计滤波器的幅频特性幅频特性描述了滤波器对输入信号幅度的影响。
常见的幅频特性包括低通、高通、带通和带阻。
根据实际需求，设计出合适的幅频特性。
设计幅频特性的方法有很多，包括窗口法、最佳近似法和频率变换法等。
3. 计算滤波器的系数滤波器系数是用于实现滤波器算法的关键参数。
根据所选的滤波器类型和幅频特性，可以通过不同的设计方法计算出滤波器的系数。
常见的设计方法包括巴特沃斯法、切比雪夫法和椭圆法等。
4. 实现滤波器算法滤波器算法的实现可以采用直接形式或间接形式。
直接形式基于滤波器的数学模型，通过块图或框图实现算法。
间接形式则是通过差分方程或状态空间方程描述滤波器，并利用计算机进行模拟和实现。
三、数字滤波器的应用实例数字滤波器广泛应用于各个领域，包括音频、图像、通信和生物医学等。
以音频处理为例，数字滤波器可以用于音频降噪、音频特效和音频编解码等。
电子设计中的数字滤波器设计
电子设计中的数字滤波器设计数字滤波器是电子设计中常用的一个重要组成部分，它可以在数字信号处理中起到滤波的作用，去除信号中的噪声和干扰，使得信号更加清晰和稳定。
数字滤波器可以分为两种类型：有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器。
这两种数字滤波器在设计原理和应用场景上有所不同。
首先，有限脉冲响应（FIR）滤波器是指其单位脉冲响应的长度是有限的，其设计方法主要是通过截断理想的无限脉冲响应来实现。
FIR滤波器具有线性相位响应、稳定性好、易于设计和实现等优点，适用于需要精确控制频率响应和不需要过多计算的应用场景。
在设计FIR滤波器时，需要首先确定滤波器的类型（低通、高通、带通、带阻）、截止频率、滤波器阶数等参数，然后选择适当的设计方法（窗函数法、频率抽取法、最小均方误差法等）进行设计和优化。
其次，无限脉冲响应（IIR）滤波器是指其单位脉冲响应是无限长的，其设计方法主要是通过对传递函数与零点极点分析来实现。
IIR滤波器具有较高的性能因子、较低的计算复杂度以及较窄的过渡带宽等特点，适用于需要高阶滤波器和对计算资源要求不是很高的应用场景。
在设计IIR滤波器时，需要考虑零点、极点的分布、滤波器类型（脉冲响应、传递函数、巴特沃斯、切比雪夫等）、衰减要求等因素，然后选择合适的设计方法（双线性变换、频域法、脉冲响应不变法等）进行设计和优化。
另外，数字滤波器设计需要考虑的因素还包括滤波器的频率响应、幅频特性、相频特性、群延迟、通带波纹、阻带抑制等参数，同时还需要考虑设计中的误差、量化效应、数值精度等因素对滤波器性能的影响。
在实际设计过程中，可以借助各种数字信号处理软件（如MATLAB、Simulink、LabVIEW等）进行仿真验证和分析，以保证设计的滤波器符合要求并且性能稳定可靠。
综合以上所述，数字滤波器设计是电子设计中一个重要而复杂的领域，需要深入理解滤波器的原理和设计方法，灵活运用各种设计技术和工具，才能设计出性能优秀、满足需求的数字滤波器。
数字滤波器的设计原理及软件设计流程
数字滤波器的设计原理及软件设计流程前言数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号等等。
上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。
模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。
数字滤波器技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。
无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。
在所有的电子系统中，使用最多最复杂的要算数字滤波器了。
1 数字滤波器的设计原理数字滤波器根据其冲击响应函数的时域特征，可分为两种，即无限长冲击响应（IIR）滤波器和有限长冲击响应（FIR）滤波器。
IIR滤波器的特征是，具有无限持续时间冲击响应。
这种滤波器一般需要用递归模型来实现，因而有时也称之为递归滤波器。
FIR滤波器的冲击响应只能延续一段时间，在工程实际中可以采用递归的方式实现，也可以采用非递归的方式实现。
数字滤波器的设计方法有多种，如双线性变换法、窗函数设计法和切比雪夫逼近法等等。
随着LabVIEW软件，尤其是LabVIEW的信号处理工作箱的不断完善，不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能，而且还可以使设计达到最优化，而使用LabVIEW设计的滤波器不仅设计简单，而且使用起来要比利用文本文件实现的滤波器方便得多。
LabVIEW为设计者提供了FIR和IIR滤波器VI,使用起来非常方便，只需要输入相应的指标参数即可，不需要进行复杂的函数设计和大量的运算。
不同滤波器VI滤波时均有各自的特点，因此它们用途各异。
2 滤波器的选择方法在利用LabVIEW实现滤波功能时，选择合适的滤波器是关键，在选择滤波器时，可参照不同滤波器的特点，考虑滤波的实际要求来选择合适的滤波器。
各种滤波器的特点及选择滤波器的步骤如图1IIR数字滤波器：图1 流程图IIR数字滤波器设计原理：IIR数字滤波器是通过因果稳定的Ha（s）映射成因果稳定的H（z），即s平面的左半平面必须映射到z平面单位圆的内部。
基于DSP的数字信号发生器设计
基于DSP的数字信号发生器设计一、本文概述随着数字信号处理技术的快速发展，数字信号发生器作为一种能够产生多种复杂波形信号的重要设备，在通信、雷达、电子对抗、测试测量等领域中得到了广泛应用。
传统的模拟信号发生器由于其波形种类有限、精度低、稳定性差等缺点，已经无法满足现代电子设备对高精度、高稳定性信号源的需求。
因此，基于数字信号处理器（DSP）的数字信号发生器成为了研究的热点。
本文旨在探讨基于DSP的数字信号发生器设计，介绍其基本原理、设计方案、实现方法以及性能测试等方面的内容。
文章将简要介绍数字信号发生器的概念、分类及应用领域，阐述其研究背景和意义。
文章将详细介绍基于DSP的数字信号发生器的设计思路，包括硬件平台的选择、DSP芯片的性能要求、信号发生器的总体结构设计等。
接着，文章将重点阐述数字信号发生器的核心算法，包括波形生成算法、频率合成算法、幅度调制算法等，并分析其实现原理和性能优劣。
文章将通过实验测试验证数字信号发生器的性能，包括波形精度、频率稳定性、幅度调制精度等指标，为实际应用提供参考依据。
本文旨在为从事数字信号发生器设计、开发和应用的相关人员提供有益的参考和指导，推动数字信号发生器技术的进一步发展。
二、数字信号发生器的基本原理数字信号发生器是一种能够产生各种预设或自定义数字信号的设备，这些信号包括但不限于正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
其基本原理主要依赖于数字信号处理（DSP）技术和数字到模拟转换器（DAC）。
波形数据存储：各种预设波形的数据会被存储在设备的存储器中。
这些数据通常是以数字形式存在的，可以是固定的预设波形，也可以是用户自定义的波形。
波形选择：用户可以通过设备的用户界面选择需要的波形。
一旦用户选择了特定的波形，相应的波形数据就会被加载到DSP处理器中。
数字信号处理：DSP处理器会对加载的波形数据进行处理。
这可以包括改变波形的频率、振幅、相位等参数，以及实现更复杂的信号调制和处理。
基于AD9851扫频信号发生器的设计
图 1 DDS 的 原理框图 2 AD9851 的原理特性 AD9851 芯片是 AD 公司采用先进 CMOS 技 术生产的最 高时钟为 180MHz、高 集成度直接数字式 频率合成器件。它 由一个高速 DDS, 一个 高速、高 性能 DAC 以 及比 较器 等构 成一个完全数字控 制可编 程频率合 成器, 其时 钟输入 端内 置一个 6 倍频乘法器, 并 且具有 时钟产生 功能。AD9851 的 原理框图如图 2 所示, 可将 其用作一 个高 精度 可编程 的数 字频率合成器和时钟 生成器。当参考时钟源的频率精度很 高时, 其输出数字化的模拟正弦波的频率和相位都很稳 定,
ing characteristics of highly integrated products- chips named AD9581 that produced by American Analog Devices Company using the syn-
扫频电路设计
扫频电路设计一、前言扫频电路是一种广泛使用的电路，可以在许多应用中使用。
例如，扫频电路可以用于信号源的测试和测量中，也可以用于雷达和通信系统中。
在本文中，我们将探讨扫频电路的设计过程。
二、扫频电路基础1. 扫频电路定义扫频电路是一种产生可调谐输出信号的电路。
在这个过程中，输出信号的频率会随着时间变化而变化。
2. 扫频电路原理扫频电路通过改变一个或多个元件（例如晶体管、二极管或滤波器）的参数来改变输出信号的频率。
这些元件通常被称为可调谐元件。
3. 扫频电路分类根据可调谐元件类型不同，扫频电路可以分为以下几类：（1）压控振荡器（VCO）型扫描器（2）相移键控振荡器（PSK）型扫描器（3）串联谐振型扫描器三、设计步骤1. 确定需求在开始设计之前，需要确定所需输出信号的特定要求。
这些要求可能包括：（1）所需输出信号的最高和最低频率范围（2）所需输出信号的频率步进大小（3）所需输出信号的稳定性和精度要求2. 选择可调谐元件选择可调谐元件是扫频电路设计中最重要的步骤之一。
不同类型的可调谐元件具有不同的特性，因此需要根据应用要求进行选择。
3. 设计控制电路控制电路是用于控制可调谐元件的电路。
这个过程中，需要考虑以下几点：（1）控制电路应该能够提供足够的驱动力来改变可调谐元件的参数。
（2）控制电路应该能够提供足够的精度和稳定性来保证输出信号的质量。
4. 设计滤波器滤波器是用于过滤扫频电路中产生的杂散信号和噪声。
通常情况下，需要在扫频电路中添加一个低通或带通滤波器来消除这些干扰。
5. 仿真和测试在完成设计后，需要进行仿真和测试以验证设计是否符合要求。
这个过程中，可以使用各种工具和仪器来检查输出信号的频率、稳定性、精度等参数。
四、总结扫频电路的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
在设计过程中，需要确定需求、选择可调谐元件、设计控制电路、设计滤波器等步骤。
最后，需要进行仿真和测试以验证设计是否符合要求。
数字滤波器设计及工程应用
数字滤波器设计及工程应用数字滤波器是一种用于信号处理的重要工具，它可以帮助我们去除信号中的噪音、滤波掉不需要的频率成分，以及对信号进行平滑处理等。
数字滤波器设计及工程应用在各个领域都具有广泛的实用性和重要性。
1. 数字滤波器的原理数字滤波器可以分为时域滤波器和频域滤波器两类。
时域滤波器主要通过对信号进行加权求和的方式来实现滤波，如移动平均滤波器、中值滤波器等；而频域滤波器则是通过将信号从时域转换到频域进行滤波，再将滤波后的信号转换回时域。
常见的频域滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
2. 数字滤波器的设计方法数字滤波器的设计方法主要包括基于窗函数的频域设计方法和基于脉冲响应不变的时域设计方法。
频域设计方法通过对滤波器的频率响应进行设计，可以较为灵活地控制滤波器的参数；而时域设计方法则是直接对滤波器的脉冲响应进行设计，具有一定的稳定性和易实现性。
3. 数字滤波器的工程应用数字滤波器在工程应用中有着广泛的应用，例如音频处理中的噪音消除、通信系统中的信号解调、生物医学工程中的生理信号处理等。
数字滤波器可以帮助工程师在处理信号时更精确地获取需要的信息，提高系统的性能和可靠性。
4. 数字滤波器设计的注意事项在数字滤波器设计过程中，需要考虑滤波器的通带、阻带要求、相位特性、群延迟等因素，以确保设计的滤波器能够满足工程需求。
此外，还需要注意设计过程中的数值误差累积问题，避免引入不必要的误差影响滤波器性能。
5. 总结数字滤波器设计及工程应用是现代信号处理领域中不可或缺的一部分。
通过合理设计和应用数字滤波器，可以更好地处理信号、提取信息，从而推动各个领域工程技术的发展和应用。
希望工程师们在实际工程中能够充分发挥数字滤波器的作用，为工程技术的进步贡献自己的力量。
扫频信号发生器及扫频仪
扫频仪概述
频率特性测试仪简称扫频仪，是一 种根据扫频测量法原理组成的分析电 路频率特性的电子测量仪器，它的横 坐标为频率轴、纵坐标为电平值，显 示的图形上叠加有频率标志。
一、频率特性的基本测量方法
1．点频测试法 保持输入正弦信号大小不变，逐点改变输入信 号的频率，测量相应的输出电压值。
所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续变化；
检波探头示波管扫频发生器放大器0db1db2db3db4db10db20db30db扫频输出10100放大器y衰减频标发生器检波探头示波管扫频发生器放大器0db1db2db3db4db10db20db30db扫频输出10100放大器y衰减频标发生器输出衰减设放大10db调谐放大器4调中心频率可使特性曲线水平移动扫频宽度可改变曲线宽度将特性曲线移至屏幕中央移至屏幕中央设放大10db检波探头示波管扫频发生器放大器0db1db2db3db4db10db20db30db扫频输出10100放大器y衰减频标发生器输出衰减3调节输出衰减量使曲线高度为定标时的格数5格100则输出衰减的变化量为放大器的增益
290MHZ
1MHZ~75MHZ ±7.5MHZ
289MHZ~215MHZ
±7.5MHZ
中心频率和扫频范围 BT-3型扫频仪工作时是以某中心频率为中心进行扫频的。 现以第Ⅱ波段为例说其工作情况，中心频率是人工手调振荡回 路中的可变电容C，例如图中调到100MHz。扫频是扫描电流IM 作用于调制线圈LC使振荡频率在100MHz中心频率的基础上产 生±7.5MHz 的频偏，即扫频范围最大只有15MHz。
（3）频标信号发生器的旋钮与作用
①频标选择 1MHZ、10MHZ、50MHZ及外接 ③外接频标 : 使用外频标时，由此插座输入 ②频标幅度: :一般有 可改变频标在屏幕上显示的幅度 四种
数字滤波器的设计与应用
数字滤波器的设计与应用第一部分设计准备一．课题任务1．利用信号与系统实验箱及示波器熟悉四阶巴特沃思滤波器（或切比雪夫滤波器）的工作原理并观察记录各型滤波器的幅频特性。
根据记录的四阶巴特沃思滤波器（或切比雪夫滤波器）的幅频特性，利用MATLAB软件设计出相应的滤波器。
2.拟定一个系统，要求：（1）实现连续信号的采样。
对采样信号加入噪声信号，分别对原始信号和带噪信号进行频谱分析并加以比较。
（2）针对给定信号带宽及噪声频率，设计巴特沃思数字滤波器（或切比雪夫滤波器）滤除噪声，进行频谱分析并与原始信号进行比较。
（3）由滤波后信号恢复出连续信号，进行谱分析。
3. 利用MATLAB软件的系统仿真功能(Simulink)完成系统的工作。
二．课题目的1．加深理解连续时间信号离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握时域抽样定理的内容。
2．观察硬件实验的连续时间信号经抽样后的波形图，了解其波形特点。
3．掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理和实现方法。
4．熟悉数字滤波器的设计方法。
5．通过实验平台了解模拟滤波器的频率响应特性。
6．熟悉由模拟滤波器转换为数字滤波器的原理。
7．通过设计具体的滤波器掌握滤波器设计方法、步骤。
8．了解数字滤波器的应用，循序渐进地培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
三．主要设备和软件1．信号与系统实验箱，一台2. 同步信号源模块（DYT3000-57），一块3. 信号的抽样与恢复模块（DYT3000-68），一块4．四阶巴特沃斯滤波器模块（或四阶切比雪夫滤波器模块），一块5. PC机，一台6．基于PC的DSO-2090 USB数字示波器，一台7．MATLAB6.5以上版本，一套8．数字示波器与MATLAB接口软件模块，一套第二部分设计方案一，总体方案以及步骤本课题主要针对语音信号进行处理，步骤：1语音信号采集（硬件）2模拟滤波器（硬件）3采用DSO2090进行采样4得到数字信号送入PC机5利用软件对语音信号进行恢复对语音信号频谱进行分析信号频谱进行分析去除4000Hz以上的信号及噪声信号。
labview课设 生成扫频信号虚拟仪器设计
生成扫频信号虚拟仪器设计专业班级：测控0703班学号：指导老师：***制作者姓名：余国景设计步骤：①搭建前面板界面新建名为“扫频信号发生器.vi”的空白VI，为了照顾便于参数配置和观察结果双方面的要求，本程序使用了一个选项卡控件的两页分别作为“扫频参数设置”和“扫频信号波形显示”的交互界面。
前一页面“扫频参数设置”中需添加扫频采样率，起始频率，终止频率，输出电压，扫频步数，每步样本数，声卡最大输出电压，扫频频率文件路径，扫频信号文件等控件作为扫频参数，如图一所示。
后一页面“扫频信号波形显示”中需添加一个波形图用于预览扫频信号波形，如图二所示。
关于按钮，有“上一步”和“下一步”，方便用户在两个页面之间进行切换。
图一前面板一图二前面板二图三“生成扫频信号.vi”的程序跨国图②扫频信号参数配置及生成扫频信号就是频率变化的连续正弦波信号，作为待测电路的激励源，它可以有若干种不同的扫频规律，最常见的有线性变化，指数变化，倍频变化等。
在这里我们使用指数形式变化的扫频规律，其频率变化规律可表达如下：f=f1*(f2/f1)^(i/N-1)个参数的含义为：·f：当前步的扫频频率；·f1和f2：起始频率和终止频率，频率变化过程可以从低频到高频，亦可以从高频到低频，一般情况下都是起始频率f1小于终止频率f2的；·N：扫频步数，表示将整个扫频过程分为多少步进行；·i：当前步号，i=0，1，2，···，N-1专门新建一个子VI“生成扫频信号.VI”来实现计算并生成扫频信号的过程，如图三所示。
注意这里所使用的正弦波VI（如图四）有两点说明：·正弦波VI能够控制初始相位，输入参数“相位输入”指定了所生成波形的厨师相位，而输出参数“相位输出”可记录所生成波形的末相位，通过For循环结构的一位寄存器传递给下一步所生成的波形初始相位，这样就可以保证每步之间的波形相位是连续的。
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智能化测控技术课程设计------数字滤波器与扫频信号发生器设计学生姓名：指导教师：专业：电子信息工程班级：D0745学号：设计时间：2011年1月3日至2011年1月20日实验地点：新实验楼524目录第一章绪论 (1)1.1课程设计的意义 (1)1.2设计目的与要求 (1)1.2.1课程设计目的 (1)1.2.2课程设计的要求 (1)第二章虚拟测试技术简介 (2)2.1 基于虚拟仪器的虚拟测试技术 (2)2.2 基于虚拟现实的虚拟测试技术 (3)2.3 基于软件仿真的虚拟测试技术 (3)第三章数字滤波器的设计 (5)3.1数字滤波器概述 (5)3.2数字滤波器的传统设计方法 (6)3.3 LabVIEW 中的数字滤波器 (6)第四章扫频信号发生器的设计 (10)4.1扫频信号发生器总体结构 (10)4.2基于虚拟仪器的扫频信号发生器设计 (10)4.2.1硬件组成 (11)4.2.2编程实现 (12)4.2.3编程实例 (13)4.3结束语 (14)第五章总结 (15)参考文献 (16)第一章绪论1.1课程设计的意义虚拟仪器技术在国外已经比较成熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。
近几年，虚拟仪器技术在国内的发展也越来越受到重视。
成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的意义就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面有更深一步的了解。
1.2设计目的与要求1.2.1课程设计目的1.要求在掌握LabView软件的基础上，通过查阅资料，能够独立进行虚拟仪器的设计。
2.通过本次设计，加深对各种滤波器的认识，并对各滤波器的滤波特性有一个更加全面的了解。
3.掌握LabVIEW环境下如何进行测试以及对LabVIEW软件进行G语言编程。
1.2.2课程设计的要求1.设计题目：设计扫频信号发生器和数字滤波器2.前面板要求：(1)仪器操作均在前面板进行(2)仪器操作方便，人性化设计(3)前面板美观大方3.后面板要求：(1)设计思路简洁(2)功能完善，达到设计要求(3)布线合理，便于查看第二章虚拟测试技术简介随着“虚拟”一词的广泛使用，在计算机辅助测试领域也出现了“虚拟测试”这一概念，但不同的作者在使用这一概念是所指的内容其实是大相径庭的。
本文对这一概念进行了整理归纳，将其按性质分为三类：基于虚拟仪器的虚拟测试技术、基于虚拟现实的虚拟测试技术、基于软件仿真的虚拟测试技术，并对每一类技术就其概念，组成，国内外研究现状和发展前景进行了介绍，以期对该概念的使用形成比较一致的认识。
2.1 基于虚拟仪器的虚拟测试技术现在国内绝大部分文献资料上所说的“虚拟测试技术”是指利用虚拟仪器技术来进行测试工作，而国外文献中此类测试一般直接称为“虚拟仪器”（Virtual Instrument,简称VI）。
虚拟仪器是具有虚拟仪器面板的个人计算机测量仪器。
它将计算机资源与仪器硬件、数字信号处理技术结合，在系统内共享软硬件资源，既有普通一起的功能，又有一般仪器所没有的特殊功能。
它把由厂家定义仪器功能的方式转变为有用户自己定义仪器功能，用户可根据测试功能的需要，自己设计所需要的仪器系统，只要将具有一种或多种功能的通用模块相组合，并且调用不同功能的软件模块，就能组成不同的仪器功能。
当测试要求改变时，只要增加或更换仪器软硬件模块，就可以构成新的一期，而不必重新购买整台仪器。
因此VI充分发挥了计算机的作用，便于与计算机通信相结合来建立计算机网络，组建复杂的测试系统。
利用VI思想建立的测试系统提高了测量精度、测量速度，减少了开关、电缆，系统易扩充、易修改，使得测试系统体积小、灵活方便、成本低、效率高，因而得到了广泛的应用。
VI的基本构成包括计算机、VI软件、硬件接口模块等。
其中，硬件接口模块可以包括插入式数据采集卡（DAQ）、串/并口、IEEE488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其它接口卡。
目前较为常用的VI仪器系统异界这三者之间的任意组合。
在确定的硬件基础条件下，构造和使用VI的关键就是应用不同的软件实现实现不同的功能，美国国家仪器公司（NI）提出的“软件即仪器”形象地描述了软件在VI中的重要作用。
VI的应用软件主要包括：集成的开发环境、与仪器硬件的高级接口和VI的用户界面。
VI的应用软件由用户编制，可以采用各种编程软件。
在VI图形软件开发平台研究方面，近年来国际上许多公司都做了大量的工作，其中最有代表性的是NI公司的LabVIEW和惠普公司的VEE虚拟仪器软件开发平台。
2.2 基于虚拟现实的虚拟测试技术国内外部分文献资料上所说的“虚拟测试技术”则是指借助于虚拟现实技术来进行工程测试。
虚拟现实（Virtual Reality,VR）这一名词是由美国VPL公司创建人Lanier在20世纪80年代初提出的，它是指综合利用计算机图形系统和各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三位环境中提供沉浸感觉的技术。
VR 系统包含操作者及人机接口三个基本要素，其中机器是指安装了适当的软件程序，用来生成用户能与之交互的虚拟环境的计算机，人机接口则是指将虚拟环境与操作者连接起来的传感与控制装置。
和其他的计算机系统相比，VR系统可提供实时交互性操作、三维视觉空间和多通道的人机界面。
VR技术克服了传统的人机接口方式的弊端，将会改变人类获取信息的方式，提高人机之间的和谐程度，代表了人机接口方式的最新发展方向。
VR系统具有沉浸、交互、构想三个基本特征。
以VR技术创建的虚拟环境，特别强调人参与其中的身临其境的沉浸感，同时人与虚拟环境之间可以进行多为信息的交互作用，参与者从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中建造新的构想和创意，由于计算机软件、硬件水平的飞速进步，VR自20世纪80年代以来得到了快速发展，并迅速在军事、医疗、建筑、娱乐等各个领域得到了应用。
在制造工程领域，研究主要集中在虚拟装配、虚拟制造、虚拟设计等方面。
随着计算机软、硬件性能的不断提高，VR传感设备和技术的日趋实用，基于VR的虚拟测试技术在显示出越来越大的吸引力，但是这方面的研究工作还只是刚起步。
限于经费投入、技术支持等方面的原因，基于VR的虚拟测试技术离实用还有一定距离，在其理论基础、支撑技术、设计应用等方面的研究还有待进一步开展。
2.3 基于软件仿真的虚拟测试技术国外文献上所说的“虚拟测试”一般都指的是通过软件仿真的方法来对电子元器件尤其是集成电路（IC）芯片在早期开发阶段就进行测试。
借助于虚拟测试技术，甚至在第一块IC芯片被生产出来之前，即可根据产品的规格个要求对其进行虚拟测试。
其目的是尽早发现产品电路设计中的错误，减少产品的开发周期，降低开发成本。
虚拟测试可以对整个测试环境进行仿真，包括物理测试仪器、测试程序、被测器件和器件接口板。
但由于不同产品的复杂程度和测试需求可能大不相同，其效益也不能一概而论。
Analog Devices公司应用虚拟测试技术开发混合基础电路，即是典型的例子。
从所查阅的文献来看，国内目前尚无同类技术。
此种虚拟测试的成功取决于测试软件和配套的硬件及对被测芯片的快速、精确、全面的建模。
它要求建立ATE（自动测试设备）、DUT（被测器件）和DIB （设备接口板）的模型，也要求有功能强大的仿真环境，这使得其应用受到一定限制。
测试模型的建立可借助于虚拟测试描述语言VTML或通用硬件描述语言VHDL，使用标准化的仪器和数据模型，对模拟、数字和混合电路的测试进行与系统无关的定义。
第三章数字滤波器的设计3.1数字滤波器概述滤波器是一种使有用频率信号通过同时抑制（或大为衰减）无用频率信号的装置。
工程上常将它用于信号处理、数据传送和抑制干扰等。
数字滤波器是数字信号分析中的重要组成部分，它的输入和输出信号都是离散的，与模拟滤波器相比，它具有准确度和稳定性高，系统函数容易改变，灵活性高等优点，因而数字滤波器在工程中得到了广泛的应用[2]。
数字滤波器有多种分类，按频率特性分类可以分为：高通、低通、带通、带阻；按数字滤波器冲激响应的时域特征分类可以分为：有限冲激响应滤波器（finite impulse response, FIR）和无限冲激响应滤波器（infinite impulse response, IIR）。
FIR 滤波器的冲击响应h(n) 是有限序列，IIR 滤波器的冲击响应h(n) 是无限序列的。
数字滤波器的差分方程可以用下式表示：式中，x(n) 为输入序列，y(n) 为输出序列，k a 、k b 分别为输出、输入序列的系数。
数字滤波器对应的传递函数为：当ka不全为0 时，为IIR 滤波器；当k a 全为0 时，为FIR 滤波器。
从性能上看，FIR 滤波器和IIR 滤波器各有优点：FIR 滤波器可以得到严格的线性相位；但是需要较多的存储器和较长的运算，成本比较高，信号延时也较大。
IIR 滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性，所用存储单元少，运算次数少，效率高的优点；但是相位是非线性的，且选择性越好其相位非线性越严重。
3.2数字滤波器的传统设计方法数字滤波器的传统设计过程可归纳为以下三个步骤：(1)按照实际需要确定滤波器的性能要求。
(2)用一个因果稳定的系统函数(即传递函数)去逼近这个性能要求。
此函数可以分为两类：即IIR 传递函数和FIR 传递函数。
(3)用一个有限精度的运算去实现这个传递函数。
FIR 滤波器设计实质是确定能满足要求的转移序列或脉冲响应的常数，设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。
目前，FIR 滤波器设计没有封闭的设计公式。
虽然窗函数法对窗口函数可给出计算公式，但计算通带与阻带衰减仍无计算公式。
FIR 滤波器的设计只有计算程序可循，因此对计算工具要求较高，不用计算机编程一般很难实现。
IIR 滤波器的设计源于模拟滤波器设计，它通过对低通滤波器进行模拟频率变换得到。
常用的IIR 滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、切比雪夫Ⅱ滤波器、椭圆滤波器和贝塞尔滤波器。
目前，IIR 滤波器的设计可以借助模拟滤波器的成果，有封闭形式的设计公式，对计算工具的要求不高。
IIR 滤波器的设计虽然简单，但脱离不了模拟滤波器的设计模式，主要用于设计低通、高通、带通及带阻滤波器。
而FIR 滤波器的设计要灵活得多，尤其是频率采样设计法更易适应各种幅度特性和相位特性的要求3.3 LabVIEW 中的数字滤波器利用文本软件设计实现的滤波器在使用过程中往往出现难以调整波形系数，与硬件接口程序复杂，开发周期长等问题。
而使用LabVIEW 设计的滤波器不仅设计简单，而且使用起来要比利用文本文件实现的滤波器方便得多。