陷波器设计
数字信号处理
课程设计报告书题目陷波器设计
课程设计任务书
课题题目
摘要
随着数字技术的发展，数字滤波器在许多领域得到广泛的应用。它是通信、语言、图像、自动控制、雷达、航空航天、生物医学信号处理等领域中的一种基本处理部件，具有稳定性好、精度高、灵活性大等突出优点。
在信号采集时，往往受到50Hz电源频率干扰，尤其是在供电系统不稳定、外界环境适应性差时严重影响要采集信号的正确判断。本设计研究一种在MATLAB语言环境下分别用IIR和FIR滤波器设计方法设计实现一个数字陷波器，并将设计的滤波器应用到混合的正弦信号，通过仿真测试，用两种方法设计的滤波器可以很好的消除50Hz的工频干扰，并分析比较了各种方法所设计的陷波器性能。
在设计IIR数字陷波器过程中,是用椭圆数字陷波滤波器的设计方法，而FIR数字陷波器的设计主要用窗函数法、频率采样法及等波纹逼近法。FIR滤波器可以得到严格的线性相位，但它的传递函数的极点固定在原点，只能通过改变零点位置来改变性能，为了达到高的选择性，必须用较高的阶数，对于同样的滤波器设计指标，FIR滤波器要求的阶数可能比IIR 滤波器高5～10倍。IIR滤波器的设计可以利用模拟滤波器的许多现成的设计公式、数据和表格，计算的工作量较小。
关键词数字陷波器；50Hz工频干扰；IIR和FIR滤波器
目录
课程设计任务书...................................................................................................................... I 摘要.................................................................................................................................... II 1设计概述 .. (1)
1.1设计背景 (1)
1.2设计目的 (1)
1.3设计内容及要求 (1)
2设计方案及实现 (2)
2.1总体方案设计 (2)
2.2设计原理 (2)
2.2.1数字陷波器原理 (2)
2.2.2IIR数字陷波器原理 (3)
2.2.3FIR数字陷波器原理 (3)
3设计结果分析 (8)
3.1IIR数字陷波器设计 (8)
3.2FIR数字陷波器设计 (10)
3.2.1用窗函数法设计陷波器 (10)
3.2.2频率采样法设计陷波器 (12)
3.2.3基于切比雪夫等波纹逼近法 (13)
4总结 (16)
1 设计概述
1.1 设计背景
在我国采用的是50Hz 频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50Hz 的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，因此50Hz 陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。
陷波器也称带阻滤波器，它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。所以当电路中需要滤除存在的某一特定频率的干扰信号时，就经常用到陷波器。
50Hz 陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。
鉴于MATLAB 是一个具有强大分析能力的数学工具，本设计采用基于MATLAB 的程序设计的方法来实现IIR 数字陷波器和FIR 数字陷波器，并分别通过仿真测试，实现50Hz 工频信号的消除。
1.2 设计目的
用IIR 和FIR 滤波器分别设计实现一个数字陷波器，并将设计的滤波器应用到混合的正弦信号，通过仿真测试，消除50Hz 的工频干扰，分析比较各种方法所设计陷波器性能。
1.3 设计内容及要求
深入了解利用MATLAB 设计IIR 和FIR 数字滤波器的基本方法，在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法，提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力，锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。
分别用FIR 和IIR 滤波器设计方法设计实现一个50Hz 陷波器，要求陷波器阻带在
50Hz 2Hz ±以内，给定采样频率 400s f Hz =，
（1）设计一个50Hz 的陷波器，给出原理框图，用多频信号（含有50Hz ）作为输入，输出为滤去50Hz 单频干扰之后的信号；
（2）要求设计FIR 和IIR 滤波器分别至少采用2种方案实现； （3）分析比较各种方法所设计陷波器性能。
2 设计方案及实现
2.1 总体方案设计
图2-1 数字陷波器总体方案设计原理框图
2.2 设计原理
2.2.1 数字陷波器原理
陷波滤波器是一种特殊的带阻滤波器，当带阻滤波器的阻带很窄时就成了陷波滤波器。其阻带在理想情况下只有一个频率点，因此也被称为点阻滤波器。
陷波器设计的目的是滤去一定范围的频率干扰，但在滤波过程中要求基本不改变其他频率成份，因此，要求陷波器的频率响应为(
)0
01,0,nf
w w H jw w w ≠?=?=?
一个理想的定点陷波器的频率响应要在消除的信号频率点处，其值为零；而在其他频率处，其值为l ，如图2-2所示。
图2-2 陷波器的频率响应
2.2.2 IIR 数字陷波器原理
IIR 滤波器设计思想是：利用已有的模拟滤波器设计理论，首先根据设计指标设计一个合适的模拟滤波器，然后再通过脉冲响应不变法或双线性变换法，完成从模拟到数字的变换。常用的模拟滤波器有巴特沃斯(Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev) 滤波器、椭圆(Ellipse)滤波器等，这些滤波器各有特点，供不同设计要求选用。滤波器的模拟数字变换，通常是复变函数的映射变换，也必须满足一定的要求。相比于巴特沃斯和切比雪夫I 型、II 型滤波器，椭圆滤波器可以获得对理想滤波器幅频响应的最好逼近，是一种性价比最高的滤波器，而且椭圆滤波器可以获得比较低的滤波器阶数，故本设计采用椭圆滤波器设计IIR 数字陷波器。Matlab 中ellipord 和ellip 函数默认采用双线性变换法[1]。
由于数字滤波器传输函数只与频域的相对值有关，故在设计时可先将滤波器设计指标进行归一化处理。
IIR 数字滤波器的步骤：
（1）将设计指标归一化处理。由于要求设计的陷波器阻带在50Hz 2Hz ±以内，故本设计的通阻带截止频率定为：
wp1=48;wp2=52;ws1=49.9;ws2=50.1;
经过归一化处理后，得到：
wp=[wp1,wp2]/(fs/2);ws=[ws1,ws2]/(fs/2);
（2）根据归一化频率，确定最小阶数N 和频率参数Wn 。可供选用的阶数选择函数有:buttord ，cheblord ，cheb2ord ，ellipord 等。
[N,wc]=ellipord(wp,ws,rp,rs,’z ’);
（3）运用最小阶数N 设计模拟低通滤波器原型。根据最小阶数直接设计模拟低通滤波器原型，用到的函数有：butter, chebyl,cheby2和ellip 。本设计采用椭圆滤波器，[B,A] = ellip(N,Wc,'type') 设计'type'型椭圆(Elliptic)滤波器filter 。N 为滤波器阶数，Wc 为截止频率， type 决定滤波器类型，ftype= stop ，设计带阻IIR 滤波器[2]。
（4）再用freqz 函数验证设计结果。 2.2.3 FIR 数字陷波器原理
一般FIR 滤波器的设计方法有窗函数法、频率抽样法、切比雪夫等波逼近法等。 （1）窗函数法设计陷波器原理：50Hz 陷波器由截止频率为48Hz 的FIR 低通滤波器和截止频率为52Hz 的FIR 高通滤波器组成，而高通滤波器又是由全通滤波器减去截止频率为52Hz 的低通FIR 滤波器所得，所以FIR 低通滤波器的设计是关键。使用窗函数设计FIR 低通滤波器的基本思想为：首先选择一个适当的理想低通滤波器(它总是具有—个非因果、无限持续时间脉冲响应)，然后截取(或加窗)它的脉冲响应得到线性相位和因果FIR 滤波器，因此这种方法的重点是选择—个合适的窗函数和理想低通滤波器。()j H e ω 表示理想的低
通滤波器，(e )j d H ω 在通带上具有单位增益和线性相位，在阻带上具有零响应，表示形式为：
c
||()0 ||j j d c
K e H e τωω
ωωπωω-??≤=?>>? （1-1）
其中c ω是截止频率，这个滤波器的脉冲响应具有无限持续时间，
1
1()()22sin(())
()
c
c
j j n
j j n d d
c h n H
e e
d K
e e d n K
n π
ωωωαωωπω
ωω
π
π
ωαπα--
-
=
?=
?-=-?? （1-2）
注意()d h n 关于α对称，这对线性相位滤波器非常有用的。
为了从()d h n 得到一个FIR 滤波器，必须同时在两边截取()d h n ，要得到一个()h n 长度为M 的因果线性相位滤波器，必须有
() 011
() 0 else 2d h n n M N h n α≤≤-?-==
??
（1-3） 这种操作叫做“加窗”，一般地讲，()h n 可看作是()d h n 与窗函数()n ω的乘积。
()()(n
)d h n h n ω= （1-4） 根据上述()n ω的不同定义，可以得到不同的窗结构。例如，式（1-9）为原先定义的矩形窗：
1, 01()()0, e l s e M n M n R n ω≤
≤-?==??
（1-5）
在频域中，因果FIR 滤波器响应()j H e ω由(e )j d H ω和窗响应(e )j W ω 的周期卷积得到，如式（1-6）所示。
()()()()
π
j j j π
1e e d 2πd H W e H ωθωθθ--=
?? （1-6） Kaiser 窗是最接近最优化窗结构的窗函数，因此选用其作为FIR 滤波器的窗函数。通过Matlab 调用“(,)Kaiser N ωβ=”可得到该窗函数。其中N 为窗口函数的长度，β值确定
了窗函数的主瓣宽度和旁瓣衰减直接的关系，ω为返回的窗函数系数。改变N 和β就能改变滤波器的阻带衰减和过度带宽[3]。相反，根据对阻带衰减和过渡带带宽的要求，也能确定N 和β的值，它们之间有一套具体的计算公式。
Kaiser 窗的函数为：
1-N n 0 )
()
1(1()(02
120≤≤--=
-ββI I n w N n ，其余0)(=n w 。 （1-7）
式中β为主瓣宽度参数，由下式计算：
2
1121??
?
??---=N n αβ （1-8） α可以控制窗的形状。
一般α加大，主辨加宽，旁辨幅度减小，典型取值为49α<< 。 0.40.1102(8.7),500.5482(21)0.07886(21),21500,21s s s ααααααα->??
=-+-≤≤??
（1-9） )(0x I 为零阶第一类贝塞尔函数，可用下面级数计算：
()
2
00!2
1)(∑∞=????
?
?
?+=k k
k k x I （1-10） 根据具体的情况N 可由式N=ceil((rs-7.95)/2.285/Bt)+1求得，β=7.865。 选定窗函数后要构造理想低通滤波器，理想低通滤波器的脉冲响应是Sinc 函数，如式(1-11)所示：
sin(())
()
c n Sinc n ωαπα-=
- （1-11）
其中的主要参数是截止频率c ω。本设计使用_(,)c ideal lp n ω表示截止频率是c ω,点数为n 的理想低通滤波器。由于50Hz 陷波器由截止频率为48 Hz 的FIR 低通滤波器和通带频率为52 Hz 的FIR 高通滤波器组成，而高通滤波器是由全通滤波器减去低通FIR 滤波器所得[4]。所以理想陷波器可以表示成：
12__(,)(,_)(,)c c h ideal lp ideal lp ideal lp n n n πωω-+= （1-12）
信号采集系统采样频率是400Hz ，归一化后的120.026,0.024c c ωπωπ==。由于理想陷波器是非因果系统，需要使用已选的窗函数截断。利用下面的语句对该滤波器进行加Kaiser 窗处理：
(),;
.*';
wn kaiser N beta notch h wn == （1-13）
notch 即为满足要求的50Hz 陷波滤波器的冲击响应序列，它的数值即可作为线性相位50HzFIR 陷波器的滤波系数。
（2）频率抽样法设计原理：周期序列的离散傅里叶级数的系数()X k 的值和()x n 的一个周期的Z 变换在单位圆的N 个均分点上的抽样值相等，这就实现了频域的抽样。
通过有线的频率特性取样值去逼近理想的滤波特性，然后由有限的频率特性取样值（如系统冲击响应的DFT ）取得系统系数。
窗函数设计法是从时域出发，把理想的()d h n 用一定形状的窗函数截取成有限长的
()h n ，以()h n 来近似()d h n ，从而使频率相应函数()j H e ω近似理想频率响应()j d H e ω。频
率取样法是从频域出发，对理想的频率相应()j d H e ω进行等间隔取样[5]，以有限个频率响应去近似理想频率响应()j H e ω。即：
()()()
k N
w jw d d e H k H k H π2|
=
== ，k = 0,1,2,…,N-1 （1-14）
相比较而言，窗函数法思路为：()h ()()H()j j d d H e n h n e ωω→→→；频率抽样法思路为：()()()H()j j d d H e H k H k e ωω→→→。 对于(k)H 应用系统函数得到插值公式：
1
1
01()
()1N
N k k N z H k H z N
W z
----=-=
-∑ （1-15） 当采样点数N 已知后，k
N W -便是常数，只要采样值()H k 确定，则系统函数()H z 就可
确定，要求的FIR 滤波器就设计出来了。
对滤波系统的频率特性有：
1
02()()()N j k H e H k k N
ω
π
ω-==Φ-
∑ （1-16）
其中()ωΦ是内插函数1
(
)2sin(
)1
2
()sin()
2
N j N
w e
N ωωω--Φ=。重构的频率响应()j H e ω在采样点上
严格等于()H k ，而在采样点之间，频率相应有加权的内插函数延伸叠加而成。
设计步骤：由于设计的陷波器的过渡带要尽量窄，将过渡带宽度设置为0.008ωπ=。选取频率幅度特性的样本点()H k 。样本点数N 的选取主要考虑过渡带宽
2(1)
1
K N π
ω=+-，K 为过渡带点数 （1-17） 频率取样法所得的FIR 滤波器通带和阻带波动主要是由于过渡带的突变引起的。通过
优化过渡带样点可以得到较好的通阻带特性，缺点是过渡带加宽，但可以通过增加样点数N 来克服。一般1个过渡带样点可以使最小阻带衰减达-40dB ，而2个过渡带样点可以使最小阻带衰减达-60dB ，为了得到更好的设计效果，因此本设计取了2个过渡带样点。将
0.008ωπ=和K=2带入式（1-17）可确定抽样点数N=750。 （3）基于切比雪夫等波纹逼近法设计原理：
窗口法设计和频率采样设计都存在某些缺陷。首先，在设计中不能将边缘频率p ω和s
ω精确地给定。其次，不能够同时标定波纹因子δ1和δ2。最后，近似误差（即理想响应和实际响应之间的差）在频率区间上不是均匀分布的。而最优等纹波设计法能解决上面三个问题。等波纹切比雪夫逼近准则就是通过通带和阻带使用不同的加权函数，实现在不同频段（通常指的是通带和阻带）的加权误差最大值相同，从而实现其最大误差在满足性能指标的条件下达到最小值，即使得()j d H e ω 和()j H e ω之间的最大绝对误差最小。
等波纹切比雪夫逼近是采用加权逼近误差()j E e ω，它可以表示为：
()()(()(j j j j d E e W e H e H e ωωωω
=- （1-18）
其中，()j W e ω为逼近误差加权函数在误差要求高的频段上，可以取较大的加权值，否则，应当取较小的加权值。
尽管按照 FIR 数字滤波器单位取样响应 ()h n 的对称性和N 的奇、偶性，FIR 数字滤波器可以分为 4 种类型，但滤波器的频率响应可以写成统一的形式：
(1)
2
2()()()j N j k
j H e e
e
H ωπω
ω--= （1-19）
其中，{}()0,1,k H ω∈为幅度函数，且是一个纯实数，表达式也可以写成统一的形式：
()()()j d H e Q P ω
ωω= （1-20）
其中，()Q ω为ω的固定函数，()P ω为M 个余弦函数的线性组合。
设计步骤：利用数字信号处理工具箱中的 remezord 和 remez 函数可以实现 FIRDF 的最优化设计。在此先介绍这两个函数：
[]()M,,mo,,m,rip,fs fo w remezord f =
功能:利用 remezord 函数可以通过估算得到滤波器的近似阶数M ，归一化频率带边界fo ，频带内幅值mo 各个频带内的加权系数w 。输入参数f 为频带边缘频率，m 为各个频带所期望的幅度值，rip 是各个频带允许的最大波动，fs 为采样频率。
()M,,m,,hn remez f w ftype =
功能:利用 remez 函数可以得到最优化设计FIR 滤波器的()h n 系数 ，输入参数M 是滤波器的阶数，f ，m ，w 参数含义说明同(1)。实际设计中，由于 remezord 函数可跑高估或低估滤波器的阶数n ，因此在得到滤波器系数后，必须检查其阻带最小衰减是否满足设计要求。如果此时的技术指标不能满足设计要求，则必须提高滤波器的阶数到1,2n n ++等。
3 设计结果分析
3.1 IIR 数字陷波器设计
0.5
1
幅频特性
f/Hz H (e j w )
-100
-50
损耗函数
f/Hz
幅度/d B
图3-1 IIR 陷波器幅频特性和衰减特性曲线
图中，利用椭圆带阻滤波器无限缩短阻带宽度趋近陷波器，从幅频特性曲线中可以看出，输入信号频率小于48Hz 或大于52Hz 信号被通过，而频率在49.5~51.5Hz 之间的信号被截止，通阻带内信号产生的跃变波形抖动是椭圆滤波器的通阻带波纹抖动引起的。从衰减特性曲线中可以看出，通带衰减为-0.9dB ，阻带衰减为-100dB,满足滤波要求。
100
200
300
400
500600700
800
900
1000
-4-202
4f/Hz
幅度
原信号波形图
100
200
300
400
500600
700
800
900
1000
-4-202
4f/Hz
幅度
滤波后波形图
图3-2 滤波前后信号波形图
由图，输入信号为分别含有频率为48Hz 、50Hz 、52Hz 的正弦信号，其时域波形为含有3段不同包络的正弦信号，滤波以后不含频率为50HZ 信号的包络了。
ω/π
幅度
滤波前输入信号x(n)的频谱
ω/π
幅度
Ellipse 滤波后输出信号y(n)的频谱
图3-3 输入输出信号频谱图
由图易知，对于分别含有频率为48Hz 、50Hz 、52Hz 的输入信号，在[0,] 其对应的频谱有三根谱线，经椭圆滤波器滤波后，48HZ 和52HZ 的谱线幅度均变为原来的95%，50HZ 的谱线长度几乎为0，而参数要求的通带衰减由公式计算得到已达到-0.9dB 和阻带衰减-100dB 均能满足设计要求。还可以看出，用椭圆滤波器设计的陷波器，旁瓣峰值很小，过渡带的宽度也尽量设计到很小。
3.2 FIR 数字陷波器设计
3.2.1 用窗函数法设计陷波器
幅频特性
f/Hz H (e j w
)
损耗函数
f/Hz
幅度/d B
图3-4 FIR 陷波器幅频特性和衰减特性曲线
从图3-4可以看出，利用Kaiser 窗设计的FIR 滤波器无限缩短阻带宽度趋近陷波器，从幅频特性曲线中可以看出，输入信号频率小于48Hz 或大于52Hz 信号被通过，而频率在50Hz 附近很小的范围内的信号被截止。从衰减特性曲线中可以看出，在陷波器中心频率50Hz 处衰减接近-100dB 。
100
200
300
400
500600700
800
900
1000
-4-202
4n
幅度
原信号波形图
100
200
300
400
500600
700
800
900
1000
-4-202
4n
幅度
滤波后波形图
图3-5 频率为48、50、52Hz 混合正弦信号滤波前后波形
从图3-5可以知道当输入信号为分别含有频率为48Hz 、50Hz 、52Hz 的混合正弦信号，其时域波形为含有3段不同包络的正弦信号，滤波以后不含频率为50Hz 信号的包络了。但是由于滤波器的阶数比较高，因此有比较大的“群延时”，即每个点都向后延迟了相同的一段时间，“群延时”正比于滤波器的阶数，阶数越小滤波器的延迟越小，但滤波性能会随之下降，是每个FIR 滤波器不可避免的问题。故本设计在首先达到滤波性能要求的前提下，尽量减小阶数。
ω/π
幅度
滤波前输入信号x(n)的频谱
050010001500
2000ω/π
幅度
通过凯瑟窗滤波后输出信号y(n)的频谱
图3-6 混合信号滤波前后频谱图
从频谱图可以看出对于分别含有频率为48Hz 、50Hz 、52Hz 的输入信号，其对应的幅频特性有三根谱线，经FIR 滤波器滤波后，48Hz 和52Hz 的谱线均变为原来的87.5%，通带衰减也小于3dB ，50HZ 的谱线长度为15，变为原来的0.75%，阻带衰减达到-42.5dB 满足要求。
3.2.2 频率采样法设计陷波器
00.2
0.4
0.6
0.8
1
amplitude response
frequency in pi units
H r (w )
图3-7 频率采样法设计FIR 陷波器幅频特
40
42444648
505254565860
-120
-100-80-60-40-20020衰减特性
频率/Hz
衰减/d B
图3-8频率采样法设计FIR 陷波器损耗特性曲线
从图可以看出，利用频率采样法设计的FIR 滤波器也能满足设计要求，从幅频特性曲线中可以看出，输入信号频率小于48Hz 或大于52Hz 信号均能被通过，而频率在50Hz 附近很小的范围内的信号被截止。从衰减特性曲线中可以看出，在陷波器中心频率50Hz 处衰减接近-320dB 。
0500100015002000
2500输入信号频谱图
ω/π
幅度
0500100015002000
2500输出信号频谱图ω/π
幅度
图3-9 48,、50、52Hz 混合信号滤波前后频谱图
从频谱图可以看出，当输入信号频率小于48Hz 或大于52Hz 通过滤波器后均没有衰减，而在50Hz 信号幅度几乎为0，满足设计要求。 3.2.3 基于切比雪夫等波纹逼近法
00.2
0.4
0.6
0.8
1
滤波器幅频特性
f/Hz
H (e j w )
图3-10 频率采样法设计FIR 陷波器幅频特性
20
40
60
80100120140
160
180
200
-8-6-4-20
4
Frequency (Hz)
P h a s e (d e g r e e s )
40
424446
48505254565860
-100
-50
Frequency (Hz)
M a g n i t u d e (d B )
幅度衰减特性和相位特性曲线
图3-11 等波纹逼近法设计FIR 陷波器幅频及损耗特性曲线
从图可以看出，在50Hz 处，信号的衰减达到-70dB 完全符合设计要求，在48Hz 和52Hz 处信号也能完整的被保留下来，没有产生衰减。
ω/π
幅度
滤波前输入信号x(n)的频谱
050010001500
2000ω/π
幅度
滤波后输出信号y(n)的频谱
图3-12 48,、50、52Hz 混合信号滤波前后频谱图
从频谱图可以看出，当输入信号频率小于48Hz 或大于52Hz 通过滤波器后均没有衰减，而在50Hz 信号幅度几乎为0，满足设计要求。
结论：频率采样法是直接在频域上采样，保证设计的()j H e ω和希望的滤波器()j d H e ω幅度值相等，而在采样点之间是用内插函数和()d H k 相乘的线性组合形成的，这样使得频域不连续点附近的误差大，且边界频率不易受到控制。而窗函数法中是用窗函数直接截取希望设计的滤波器(n)d h 的一段，作为滤波器的()h n 。其频率响应有一定的误差，并且由于吉布斯效应，使得过渡带附近的通带内具有较大的上冲，而阻带衰减过小,而且窗函数法在阶数较低时，阻带特性不满足设计要求，只有当滤波器阶数较高时，使用凯塞窗基本可以达到阻带衰耗要求。以上两种方法存在的共同缺陷是在边界频率的控制上不如等波纹设计精确。利用切比雪夫等波纹逼近方法设计的滤波器将所有的抽样值皆作为变量，在某个优化准则下，通过计算机的迭代运算，以得到最优结果，能够获得较好的通带和阻带性能，并能准确地指定通带和阻带边缘。由于该滤波器在通带和阻带的误差是均匀分布的，因此其频率响应在通带和阻带内显示出等波纹性，阶次可以比较低，但是等波纹逼近法设计的滤波器具有较大的通带和阻带波纹，而且硬件实现难度较大。
IIR 滤波器和FIR 滤波器比较：
1. 在相同技术指标下，IIR 滤波器由于存在着输出对输入的反馈，因而可用比FIR 滤波器较少的阶数来满足指标的要求，这样一来所用的存储单元少，运算次数少，较为经济。例如用频率抽样法设计阻带衰减为-20db 的FIR 滤波器，其阶数要33阶才能达到，而如果用双线性变换法设计只需4-5阶的切贝雪夫滤波器，即可达到指标要求，所以FIR 滤波器的阶数要高5-10倍左右。
2. FIR 滤波器可得到严格的线性相位，而IIR 滤波器则做不到这一点，IIR 滤波器选择性愈好，则相位的非线性愈严重，困而，如果IIR 滤波器要得到线性相位，又要满足幅度滤波的技术要求，必须加全通网络进行相位校正，这同样会大大增加滤波器的阶数，从这一点上看，FIR 滤波器又优于IIR 滤波器。
3. FIR 滤波器主要采用非递归结构，因而从理论上以及时性从实际的有限精度的运算中，都是稳定的。有限精度运算误差也较小，IIR 滤波器必须采用递归的结构，极点必须在Z 平面单位圆内，才能稳定，这种结构，运算中的四舍五入处理，有时会引起寄生振荡。
4. FIR 滤波器，由于冲激响应是有限长的，因而可以用快速傅里叶变换算法，这样运算速度可以快得多，IIR 滤波器则不能这样运算。
5. 从设计上看，IIR 滤波器可以利用模拟滤波器设计的现成闭合公式、数据和表格，因而计算工作量较小，对计算工具要求不高。FIR 滤波器则一般没有现成的设计公式，窗函数法只给出窗函数的计算工式，但计算通带、阻带衰衰减仍无显示表达式。一般FIR 滤波器设计只有计算机程序可资利用，因而要借助于计算机。
6. IIR 滤波器主要是设计规格化的、频率特性为分段常数的标准低通、高通、带通、
带阻、全通滤波器，而FIR滤波器则要灵活得多，例如频率抽样设计法，可适应各种幅度特性的要求，因而FIR滤波器则要灵活得多，例如频率器可设计出理想正交变换器、理想微分器、线性调频器等各种网络，适应性较广。而且，目前已有许多FIR滤波器的计算机程序可供使用。
4总结
数字滤波器的应用十分广泛,运用MATLAB语言,能很容易地设计出适合各种要求的滤波器。在设计的过程中，我发现，运用MATLAB语言进行数字滤波器设计十分的方便、快捷。
这次的程序设计不是很难，根据老师给的提示函数，在网上、书上查找一些例子，认真的编写、调试很快的就得到了老师要求的设计的滤波器，就是在把数字滤波器的性能指标转换成相应的模拟滤波器性能指标上，我出现了一些问题，比如分析混合正弦信号滤波前后频谱幅度变化，FIR滤波参数指标的调整，以及陷波器过渡带及其截止频率的反复计算等等，但是最后通过问老师、查资料还是解决了。
通过这次设计，我加强了MATLAB语言的掌握，对于滤波器也有了深入的认识，通过查阅书籍我学到了很多新的知识，锻炼了我的自学与动手能力，为今后的工作打好了坚实的实践基础，使我受益匪浅！
由于时间局限，对于MATLAB的知识还仅仅只是了解，并没有完全地掌握。我也明白作为一项工具，MATLAB还有许多需要我去学习去了解，并不是一时的了解就可以的，要学会去深究。 MATLAB具有相当强大的矩阵运算和操作功能，其程序编写也比其它语言要简单，是一种对学习非常有帮助的软件，在之后的时间，我依然会对它进行学习。
参考文献
[1] 高西全，丁玉美.数字信号处理（第三版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009:140～
160
[2] 邢国泉.消除50Hz 工频干扰数字滤波器的设计［J］．医疗卫生装备，2008，27（6）:597～
599
[3] 戚仕涛,汤黎明，吴敏，刘铁兵.基于MATLAB的工频干扰陷波器设计[J]. 医疗卫生装备，2005，
26（8）：10-13
[4] 梁奇，叶明，马文杰.滤除SEMG工频干扰的数字陷波器设计[J].计算机工程与应用，2009,45
（17）:61～63
[5] 蔡建平，黄晓红，孙丽英，朱艺.基于频率采样法的线性相位滤波器设计及Matlab[J].电力自
动化设备，2006,26（7）:59～61
示波器设计
数字存储示波器 题目任务:设计一简易数字存储示波器 1．总体框架图： 2．题目要求指标 (1) 信号频率范围： 10Hz~10MHz；要求输入电阻： Ri>100kΩ； (2) 垂直点数：32级/div；水平点数：20点/div； (3) 垂直灵敏度：0.01V/div ，0.1V/div，1V/div，误差≤5% ； (4) 水平扫瞄速度： 0.2s/div，0.2ms/div，20μs/div，误差≤5%； (5) 触发功能要求：单次触发、扩展、内触发、上升沿、电平可调； (6) 显示波形无明显失真； (7) 产生100kHz，0.3V的校准方波； 报告主要内容: 1．对赛题要求的分析 2．具体实现方案讨论及器件参数计算 3．模拟部分电路设计及数字控制部分软件编写 4．安装调试及所遇到的问题 5．测试结果分析 6．总结 1. 对赛题要求的分析 (1) 工作流程：A/D采集、双口RAM存储、D/A显示。 需要器件：A/D、单片机、D/A、FPGA等主要器件； (2) 内触发上升沿、触发电平可调； 扫描速度 0.2s/div，0.2ms/div，20 μ s/div； 垂直灵敏度0.1V/div， 1V/div，0.01V/div 移动扩展。 要具有控制功能:1.控制器 2. 人机接口
2. 具体方案讨论 2.1 采样方式的选择 实时采样和等效时间采样：实时采样即按照AD的采样速率对波形进行满足奈奎斯特采样速率的采样；等效采样是在周期信号频率过高，AD速率无法满足奈奎斯特采样速率时，间隔整数倍周期T＋最小采样间隔时间对信号进行采样。具体示意图见下： 题中要求输入信号频率范围：10Hz~10MHz，样点直接恢复方式为至少20点/周期， A/D 转换速率应小于1Ms/s。故对于高频信号（大于500KHz），应采用等效采样方式，低频信号采用实时采样方式。 2.2 控制器件的选择 1．对控制器件的要求 * AD采集速率：高达1000kHz(1 μ s)，低至 20ms；（决定于扫描速度）* 样点恢复速率：DA时钟为10MHz，绝对满足输出波形要求。 * 幅度档位调节：1V/div，0.1V/div，0.01V/div采用程控放大器实现。 * 水平档位调节：0.2s/div，0.2ms/div，20 μ s/div，由X轴（水平）扫 描速率决定。 2．三种方案 (1) VLSI：例如 FPGA。特点：可以实现较快的采样及处理速度，但仅用FPGA时程序烦琐，且实现良好的人机界面时难度较大。 (2) MCU：可以实现基本功能，但处理速度速度不能达到采样速率的要求。 (3) MCU+FPGA：MCU和FPGA可以适当分工，MCU控制人机接口以及与FPGA的通讯，FPGA实现具体器件的控制功能。 综上：第三种方案实现最为容易，且器材获得方便，成本较低，故选择第三种方案。 总体电路示意图： 2.3 技术指标初步分配（误差是定量指标） （1）信号通道
检波器设计(完整版)概要
职业技术学院学生课程设计报告 课程名称：高频电路课程设计 专业班级：信工102 姓名： 学号：20110311202 学期：大三第一学期
目录 1课程设计题目……………………………………………2课程设计目的…………………………………………3课程设计题目描述和要求……………………………4课程设计报告内容……………………………………… 4.1二极管包络检波电路的设计……………………… 4.2同步检波器的设计……………………………5结论……………………………………………………6结束语………………………………………………………7参考书目……………………………………………………8附录………………………………………………………
摘要 振幅调制信号的解调过程称为检波。有载波振幅调制信号的包络直接 反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑 制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变 换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。 同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调（当然也可以用于AM）。它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信 号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，实现 （t）,和输入的同步 同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号V s （t），经过乘法器相乘，可得输出信号，实现了双 信号（即载波信号）V c 边带信号解调 课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
数字示波器的设计
计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇 数字示波器的设计 刘岩 （天津工业大学信息与通信工程学院，天津３００１６０） 摘要：数字示波器是现代电子测量中最常角的仪器，它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时电压，并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器。本文中详细介绍了数字存储示波器的原理及特点，给出了一种以单片机和可编程逻辑器件为控制核心的设计方案，同时给出了其硬件和软件设计的结构及思路。 关键词：数字示波器；模块化；ＦＰＧＡ 中图分类号：ＴＭ９３５文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）２０－３０３７５－０２ ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＯｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ ＬＩＵＹａｎ （ＴｉａｎｊｉｎＩｎｄｕｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｄｅｒｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙｍｅａｓｕｒｅｄａｎｇｌｅｏｆｔｈｅａｐｐａｒａｔｕｓ，ｗｈｉｃｈｉｓａｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｏｂ－ｓｅｒｖｅ，ｍｅａｓｕｒｅａｎｄｒｅｃｏｒｄａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｗａｖｅｔｏｓｈｏｗｔｈｅｉｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｔｏｒａｇｅｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｉｎｄｅｔａｉｌａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄａｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｌａｎ，ａｎｄｇａｖｅｉｔｓｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｄｅａｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｓ；ｍｏｄｕｌａｒ；ＦＰＧＡ １引言 数字示波器是智能化数字存储示波器的简称，是模拟示波器技术、数字化测量技术、计算机技术的综合产物。它能够长期存储波形，可进行负延时触发，便于观侧单次过程和缓变信号，具有多种显示方式和多种输出方式，同时还可以进行数学计算和数据处理，功能扩展也十分方便，比普通模拟示波器具有更强大的功能，因此在电子电信类实验室中使用越来越广泛。 ２数字示波器的工作原理 数字存储示波器不是将波形存储在示波管内的存储栅网上，而是存在存储器中，因而存储时间可以无限长。数字存储示波器主要利用Ａ／Ｄ转换技术和数字存储技术来工作，它能迅速捕捉瞬变信号并长期保存。该示波器首先对模拟信号进行高速采样以获得相应的数字数据并存储，存储器中储存的数据用来在示波器的屏幕上重建信号波形；然后利用数字信号处理技术对采样得到的数字信号进行相关处理与运算，从而获得所需要的各种信号参数；最后，该示波器根据得到的信号参数绘制信号波形，并对被测信号进行实时、瞬态分析，以方便用户了解信号质量，快速准确地进行故障诊断。数字存储示波器将输入模拟信号经过ＡＤ／转换，变成数字信号，储存在半导体存储器ＲＡＭ中，需要时将ＲＡＭ中存储的内容读出显示在ＬＣＤ，或通过ＤＡ／转换，将数字信号变换成模拟波形显示在示波管上。数字存储示波器框图如图ｌ所示。数字存储示波器可以采用实时采样，每隔一个采样周期采样一次，可以观察非周期信号川。数字示波器的采样方式包括实时采样和等效采样（非实时采样）。等效采样又可以分为随机采样和顺序采样，等效采样方式大多用于测量周期信号。数字示波器工作原理框架如图１。 图１数字存储示波器的基本原理方框图 ３数字示波器的主要特点 与传统的模拟示波器相比，数字存储示波器有其非常突出的特点，其具体表现如下：（１）信号采样速率大大提高数字存储示波器首先在采样速率上有较大地提高。可从最初采样速率等于两倍带宽提高至五倍甚至十倍。相应对正弦波取样引入的失真也从１０％降低至３％甚至１％。（２）显示更新速率更高数字存储示波器的显示更新速率最高可达每秒４０万个波形，因而在观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲方面更加方便。（３）波形的采样、存储与显示可以分离在存储阶段，数字示波器可对快速信号采用较高的速率进行采样与存储，而对慢速信号则采用较低速率进行采样与存储；在显示阶段，不同频率的信号读出速度可以采用一个固定的速率并可以无闪烁地观测极慢信号与单次信号，这是模拟示波器所无能为力的。（４）存储时间长由于数字存储示波器是把模拟信号用数字方式存储起来，因此，其存储时间理论上可以无限长。（５）显示方式灵活多样为适应对不同波形的观测，数字存储示波器有滚动显示、刷新显示、 收稿日期：２００８－０４－２２
二极管包络检波器和同步检波器仿真实验报告
二极管包络检波器和同步检波器仿真实验报告 姓名： 学号： 班级：09电信二班
一、实验目的 1.进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。 2.了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真。 3.掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、实验内容及步骤 （1）二极管包络检波电路 1．利用EWB软件绘制出如图 1.15的二极管包络检波电路。 2．按图设置各个元件参数，其中调幅信号源的调幅度M为0.8。打开仿真开关，从示波器上观察波形。画出波形图。 3．分别将Rp调到最大或最小，从示波器上可以观察到惰性失真和负峰切割失真，画出波形图。 附图1.15二极管包络检波器仿真实验电路 （2）同步检波电路 1．利用EWB软件绘制出如图 1.19的双边带调幅实验电路。 2. 按图设置各个元件参数,打开仿真开关，从示波器上观察同步检波器输入的双边带信号及输出信号。画出波形图。 3.改变同步检波器参考信号相位，观察输出波形的变化，画出波形图。
附图1.19 双边带调制及其同步检波的仿真实验电路 三．实验报告要求 1．画出二极管包络检波器的波形。画出二极管包络检波器的惰性失真和负峰切割失真波形。RP1=0% RP2=100% RP=0% RP2=0%负峰切割失真
RP1=100% RP2=0%负峰切割失真 R1=R2=100%惰性失真
2．对比画出同步检波电路的正常波形和改变参考信号相位波形。 同步检波电路的正常波形 Uc=3.5344V
参考信号相位30度波形Uc=3.0668V 参考信号相位45度波形Uc=2.5082V
二极管检波电路设计
目录 第1章二极管检波电路设计方案论证 (1) 1.1检波的定义 (1) 1.2二极管检波电路原理 (1) 1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 (1) 第2章对二极管检波电路各单元电路设计 (2) 2.1检波器电路设计检波器电路 (2) 2.1.1检波器电路原理及工作原理 (2) 2.1.2检波器质量指标 (3) 第3章二极管检波电路整体电路设计及仿真结果 (4) 3.1整体电路图及工作原理 (4) 3.3电路仿真图形 (4) 第4章总结 (5) 参考文献 (6) 元器件清单 (7)
第1章二极管检波电路设计方案论证 1.1检波的定义 广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说，是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波来说，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波来说，是从它的相位变化提取调制信号的过程。 狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。因此，有时把这种检波称为包络检波或幅度检波。图1-20-21出了表示这种检波的原理：先让调幅波经过检波器（通常是晶体二极管），从而得到依调幅波包络变化的脉动电流，再经过一个低通滤波器滤去高频成分，就得到反映调幅波包络的调制信号 1.2二极管检波电路原理 调幅波信号是二极管检波电路的输入，由于二极管只允许单向导电，所以，如果使用的是硅管，则只有电压高于0.7V的部分可以通过二极管。 同时，由于二极管的输出端连接了一个电容，这个电容与电阻配合对二极管输出中的高频信号对地短路，使得输出信号基本上就是AM信号包络线。电容和电阻构成的这种电路功能叫做滤波。 1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 1．对常规调幅信号进行二极管检波解调并仿真，能够观察输入输出波形。 2．根据电路结果求出电压利用系数 3．判断设计的电路是否能够产生失真 参数：常规调幅信号调幅系数为0.5，输入信号载波频率10000HZ，载波电压100mV左右。
包络检波及同步检波实验
实验十二包络检波及同步检波实验 学院：光电与信息工程学院专业：电子信息工程姓名：学号： 一、实验目的 1．进一步了解调幅波的原理,掌握调幅波的解调方法。 2．掌握二极管峰值包络检波的原理。 3．掌握包络检波器的主要质量指标,检波效率及各种波形失真的现象，分析产生的原因并思考克服的方法。 4. 掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、实验内容 1．完成普通调幅波的解调。 2．观察抑制载波的双边带调幅波的解调。 3．观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波时的现象。 三、实验仪器 1.高频实验箱 1台 2.双踪示波器 1台 3.频率特性测试仪（可选）1台 四、实验原理及实验电路说明 检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。 假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。 若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。 从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图12-1 所示（此图为单音频Ω调制的情况）。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先
产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。 常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。 图12-1 检波器检波前后的频谱 1.二极管包络检波的工作原理 当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。 大信号检波原理电路如图12-2（a）所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流i D很大，使电容器上的电压V C很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图12-2（a）图中所示。
简易数字示波器设计_本科论文
摘要 本科毕业设计论文 题目简易数字示波器设计 I
西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
摘要 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 III
包络检波器设计书
《通信电子线路》课程设计说明书 包络检波器 学院：电气与信息工程学院 学生：磊 指导教师：欣职称/学位实验师 专业：通信工程 班级：通信1302班 学号：1330440253 完成时间：2015-12-31
工学院通信电子线路课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：通信工程
摘要 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。检波广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波是从它的相位变化提取调制信号的过程。 工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。 关键词：调幅波；低频信号；振幅检波
目录 1 绪论 (1) 2 包络检波器设计原理 (2) 2.1原理框图 (2) 2.2原理电路 (3) 2.3工作原理分析 (3) 2.4 峰值包络检波器的输出电路 (5) 2.5 电压传输系数 (5) 2.6检波器的惰性失真 (6) 2.7检波器的底部切割失真 (7) 3包络检波器电路设计 (8) 4调试 (9) 4.1 AM发射机实验 (9) 4.2 AM接收机实验 (10) 参考文献 (12) 致 (13)
STM32的数字示波器设计
STM32的数字示波器设计 示波器的设计分为硬件设计和软件设计两部分。示波器的控制核心采用ARM9，由于STM32芯片里有自带的AD，采样速率最高为500KSPS,分辨率为10位，供电电压为3.3V，基本上能满足本设计要求，显示部分用3.2寸TFTLCD（分辨率：320*240）模块。软件部分采用C语言进行设计，设计环境为Keil。 硬件总体结构 该设计采用模块化的设计方法，根据系统功能把整个系统分成不同的具有特定功能的模块，硬件整体框图如下图所示。 该示波器由4部分电路构成，分别是： (1)输入程控放大衰减电路； (2)极性转换电路； (3)AD转换电路； (4)显示控制电路； (5)按键控制电路； 整体设计思路是：信号从探头输入，进入程控放大衰减电路进行放大衰减，程控放大器对电压大的信号进行衰减，对电压小信号进行放大以符合AD的测量范围，经过处理后信号进入极性转换电路进行
电平调整成0—3.3V电压，因为被测信号可能是交流信号，而AD只能测量正极性电信号，经调整后送入AD转换电器对信号进行采样，采样所得数据送入LCD显示，这样实现了波形的显示。按键控制可以通过不同的按键来控制波形的放大和缩小，同时也可以改变采样间隔，以测量更大频率范围的信号。 STM32处理器介绍 STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品。 本设计所用的STM32F103VCT6集成的片上功能如下： (1) 1.2v内核供电，1.8V/2.5V/3.3/V存储器供电，3.3V外部I/O供电 (2)外部存储控制器 (3)(3) LCD 控制器 (4) 4通道DNA并有外部请求引脚 (5) 3通道UART (6) 2通道SPI
包络检波器的设计与实现
2013~2014学年第一学期 《高频电子线路》 课程设计报告 题目：包络检波器的设计与实现 专业：电子信息工程 班级：11电信1班 姓名： 指导教师：冯锁 电气工程学院 2013年12月12日
任务书
摘要 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。检波广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。 工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。 为了生动直观的分析检波电路，利用了最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验,Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段,是一种很好的选择,可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解,从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。
目录 第1章设计目的及原理 (4) 1.1设计目的和要求 (4) 1.1设计原理 (4) 第2章指标参数的计算 (8) 2.1电压传输系数的计算 (8) 2.2参数的选择设置 (8) 第3章 Multisim的仿真结果及分析 (11) 总结 (16) 参考文献 (17) 答辩记录及评分表 (18)
虚拟示波器设计
目录 1 前言 (1) 1.1 问题的提出 (1) 1.2 虚拟仪器 (2) 1.2.1 虚拟仪器的起源 (2) 1.2.2 虚拟仪器的概念 (3) 1.2.3 虚拟仪器工作原理 (4) 1.2.4虚拟仪器的优势 (7) 1.2.5虚拟仪器的现状和应用 (8) 2 虚拟示波器设计方案 (9) 3 软件开发环境 (12) 3.1 关于LabVIEW (12) 3.2 LabVIEW的工作原理 (12) 3.3 LabVIEW开发环境 (13) 3.3.1 LabVIEW 8.2 启动界面 (14) 3.3.2 LabVIEW 8.2 前面板和流程图设计窗口 . 14 3.3.3 LabVIEW 8.2的三大选板 (18) 4 虚拟示波器设计 (26) 4.1 虚拟示波器的程序设计 (26) 4.1.1数据采集 (26) 4.1.2数据处理 (27) 4.1.3结果显示 (33) 4.2 前面板设计 (34) 4.3 小结 (35) 结束语 (37) 致谢 (38) 参考文献 (39)
1 前言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大变化。从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器;新的测试理论、测试方法不断应用于实际;新的测试领域随着学科门类的交叉发展而不断涌现;仪器结构也随着设计思想的更新而不断发展。仪器技术领域的各种创新积累起来使现代测量仪器的功能和作用发生一质的飞跃。尤其是以计算机为核心的设计思想以及仪器系统与计算机软件技术的紧密结合，导致了仪器的概念发生了突破性的变化，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instrumentation,VI）。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器研究中涉及的基础理论主要有：计算机数据采集和数字信号处理。 1.1问题的提出 在高等院校电工及电子类课程中，实验是一种重要的教学手段，学生通过做实验，可以加深对所学知识的理解，增强学习的兴趣，提高动手能力，锻炼在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。 但是，近年来各大高校纷纷扩招，学生人数急剧增加，实验室的设备和规模都难以满足需要，实验室常规设备有的己经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。又因为基础实验室是面向所有的工科专业，任务异常繁重，实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验，学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用，更很少有机会做设计性实验，这对调动学
同步检波器的设计与调试
引言 课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
1 设计任务描述 1.1 设计题目：同步检波器的设计与调试 1.2 设计要求 1.2.1 设计目的 (1) 深入理解同步检波器的工作原理，熟悉电路的构成和各元件的作用； (2)掌握同步检波器的设计方法及参数计算； (3)学会同步检波器的调试； 1.2.2 基本要求 (1)设计同步检波器； (2)研究电路的设计方法，完成电路参数计算； (3) 进行电路调试。
2 设计思路 2.1 功能分析及方案对比 2.1.1 同步检波器功能分析 根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有用信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用中,调制度 a m 在0.1～1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要小。为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,单边带调制信号已经包含了所有有用信号成分,电视信号采用残留单边带发送图像的调幅信号就是其中一例。而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB 或单边带调制信号SSB 进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普通的二极管包络检波电路,而需要用同步检波电路。 同步检波电路与包络检波不同,检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图2.1所示。 图2.1 普通调幅电压乘积器原理框图 图2.1中,设输入信号)(t U AM 为普通调幅信号: t t m U U x y a XM AM ωωcos )cos 1(+= （2.1） 限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为: )()()(t v t v K t v c s E o = t V V K t V V K C cm sm E cm sm E )2cos(4 1 cos 21Ω++Ω=ωt V V K c cm sm E )2cos(4 1 Ω-+ω
高频电子线路课程设计-同步检波器设计[新版]
高频电子线路课程设计-同步检波器设计[新版] 同步检波器 摘要 振幅调制信号的解调过程称为检波。有载波振幅调制信号的包络直接反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。 同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调(当然也可以用于AM)。它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号V(t),和输入的同步信号(即载波信号)V(t)，经过乘法器相乘，sc 可得输出信号，实现了双边带信号解调 课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全 面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
同步检波器功能分析 根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有用 信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用中,调制度在0.1,1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要小。ma 为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,单边带调制信号已经包含了所有有用信号成分,电视信号采用残留单边带发送图像的调幅信号就是其中一例。而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB或单边带调制信号SSB进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普通的二极管包络检波电路,而需要用同步检波电路。 同步检波电路与包络检波不同,检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图2.1所示。 图2.1 普通调 幅电压乘积器原理框图 U(t) 图2.1中,设输入信号为普通调幅信号: AM U,U(1，mcos,t)cos,t (2.1)AMXMayx 限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为:
包络检波器的设计与实现
目录 前言 (1) 1 设计目的及原理 (2) 1.1设计目的和要求 (2) 1.1设计原理 (2) 2包络检波器指标参数的计算 (6) 2.1电压传输系数的计算 (6) 2.2参数的选择设置 (6) 3 包络检波器电路的仿真 (9) 3.1 Multisim的简单介绍 (10) 3.2 包络检波电路的仿真原理图及实现 (10) 4总结 (13) 5参考文献 (14)
前言 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。 工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，对普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。 为了生动直观的分析检波电路，利用最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验。Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段，是一种很好的选择，可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解，从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。
同步检波器
班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 电子与信息工程学院信息与通信工程系
1 实验目的 1、更好的理解高频课程内容，掌握数字系统设计和调试的方法，培养我们分析、解决问题的能力。 2、加深理解和巩固理论课上所学的有关AM和DSB调制与解调的方法与概念 3、学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，在Multisim仿真软件的集成环境中绘出自己设计的AM、DSB模拟调制电路图和解调电路图，加入基带信号和载波信号，用示波器观察解调波形，分析波形的特点 2 实验内容 1、用模拟乘法器MC1496/1596设计一个同步检波电路，使其能实现对AM和DSB的解调。 2、要求理解系统的各部分功能，原理电路以及相关参数的计算 3、软件仿真的相关调试，得出结论 3 功能分析 3.1 同步检波器功能分析 根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有 用信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用m在0.1～1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要中,调制度 a 小。为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,因为上下边带已经包含了所有有用的信号成分。而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB或单边带调制信号SSB进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普 通的二极管包络检波电路,需要用同步检波电路。 同步检波电路与包络检波不同,同步检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图3-1所示。
虚拟示波器的设计报告
基于LabVIEW 的虚拟示波器的设计 The Design of Oscillograph 1设计目的与内容 1、掌握利用A/D转换和计算机资源实现示波器的设计方法。 2、设计虚拟示波器。 3、建立NI-DAQmx仿真设备，选择E系列中的NI PCI-6071E数据采集卡的仿真模块，通过DAQmx物理通道识别，产生模拟信号，然后基于LabVIEW开发平台设计实现虚拟示波器。基本可以实现仪器的性能与可靠性，可以方便的对其编程, 实现对数据的采集、实时显示、数字滤波、截波显示、波形存储、波形回显、频谱分析等多种功能。 2虚拟示波器的软件设计 虚拟仪器的软件设计由两部分组成：前面板和流程图。在前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行的结果由输出控件(Indicator)来完成。流程图是完成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理功能的控制。 2.1虚拟示波器的原理及功能 虚拟示波器是在传统示波器体系结构的基础上，借鉴其功能原理设计的。基本原理为：硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过‘波形图’进行实时显示。这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用‘写入测量文件’将波形保存为LVM文件。这就实现了基本的“存储”功能，反之通过‘读取测量文件’可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。 本次设计的虚拟示波器所包含的功能主要有以下几个方面。 实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。 数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。 截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。 波形存储：可随时将原始信号或处理后信号以LabVIEW特有的LVM文件格式存储在本地硬盘上，便于日后分析或处理。其中瞬态信号在截波后以BMP图片格式存储在本地硬
实验七 同步检波器
实验七 同步检波器 一 实验目的 1．进一步了调幅的原理，掌握全载波调幅波和平衡调幅波的解调方法。 2．掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二 预习要求 1．复习课本中有关调幅和解调原理。 2．分析同步检波产生波形失真的主要因素。 三 实验仪器设备 1．双踪示波器 2，万用表 3 、CCTV —GPI 实验箱、板 3 四 实验电路说明 同步检波器：利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号的过程。本实验如图8-1所示，采F1496集成电路构成解调器。载波信号V C (t)经过电容C l 加在⑧、⑩脚之间，调幅信号经电容C 2加在①、④脚之间，相乘 后信号由○12脚输出，经C 4、C 5、R 6 组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。 五 实验内容及步骤 1．解调全载波信号 (1)．将图8-1中的 C 4另一端接地，C 5另一端 接A ，按调幅实验中实验 内容2 (1)的条件获得调 制度分别为m=30 % 、100％、＞100％的调幅波。将它们依次加至解调器的输入端，并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比较。 (2)．去掉C 4 , C 5观察记录m =30％的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。然后使电路复原。 2．解调抑制载波的双边带调幅信号 (1)．按平衡调幅实验中的方法获得抑制载波的调幅波，并加至图8-1的U AM 输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。 (2)．去掉滤波电容 C 4 , C 5 观察记录输出波形。 六 实验报告要求 1．通过同步检波器实验，将下列内容整理在表内，并说明同步检波器的功能。 2．在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波调幅波及抑制载波的调幅波时去掉低通滤波器中电容 C 4、C 5前后各波形，并分析失真原因。 图8-1 F1496构成的解调器
根据模拟乘法器芯片MC1496的调幅与检波电路设计与实现
HUNAN UNIVERSITY 工程训练报告 题目：基于模拟乘法器芯片MC1496 的调幅与检波电路设计与实现 学生姓名：秦雨晨 学生学号：20110803305 专业班级：通信工程1103
指导老师(签名): 二〇一四年九月十五日
目录 1 项目概述---------------------------------------------------------2 1.1引言---------------------------------------------------------2 1.1 项目简介----------------------------------------------------2 1.2 任务及要求--------------------------------------------------2 1.3 项目运行环境------------------------------------------------3 2 相关介绍--------------------------------------------------------3 3 项目实施过程----------------------------------------------------5 3.1 项目原理---------------------------------------------------5 3.2 项目设计内容------------------------------------------------9 3.2.1 调幅电路仿真--------------------------------------------9 3.2.2 检波电路仿真-------------------------------------------12 4 结果分析-------------------------------------------------------14 4.1调幅电路---------------------------------------------------14 4.2 检波电路---------------------------------------------------18 5 项目总结-------------------------------------------------------21 6 参考文献-------------------------------------------------------22 7 附录--------------------------------------------------------23
基于LabVIEW的虚拟示波器设计毕业设计
目录 1.设计要求 0 1.1主要功能模块 0 图1 功能结构框图 0 1.1.1 数据采集模块 0 1.1.2 波形显示模块 0 1.1.3 参数测量模块 (1) 1.1.4 频谱分析模块 (1) 1.1.5 数据存储和回放模块 (1) 1.2 主要控制结构 (1) 1.2.1 测量控制结构 (1) 1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (1) 2.虚拟仪器设计方案 (2) 3.虚拟仪器设计步骤 (3) 3.1 DAQ数据采集模块： (4) 3.2 模拟采集模块 (5) 3.3 波形显示模块 (6) 3.4参数测量模块 (8) 3.4.1频谱分析模块 (9) 3.5 数据存储和回放模块 (11) 3.6 波形打印模块 (12) 3.7主要控制结构 (13) 3.7.1测量控制结构 (13) 3.7.2自动调整扫描率控制结构 (14) 4.总结 (15) 5.参考文献 (16) 6.附录： (17)
摘要 摘要：虚拟仪器是现代测量技术和计算机技术相结合的产物，标志着自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个崭新方向．随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性日益在各个领域的应用中体现出来。本文介绍了可以利用LabVIEW完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。该示波器主要由数据采集DAQ（Data Acquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。 关键词：虚拟仪器LabVIEW 示波器 Abstract: Virtual instrument is the product of modern measurement technology and the combination of computer technology, marked a new direction of automatic test and electronic measurement instrument technology development. With the rapid development of information technology and computer technology, digital signal processing as a new subject, reflected the growing importance of application in the field of each. This paper introduces the LabVIEW can be used to complete the signal acquisition, signal input and parameters of voltage and time frequency parameter automatic measurement, signal waveform display and storage playback and signal spectrum analysis and other functions. The oscilloscope is composed of data acquisition DAQ (Data Acquisition), interface bus, hardware driver and virtual digital oscilloscope software. Keywords: The virtual instrument LabVIEW oscilloscope