1、第一章 概述1.1 引言信号是数字信号处理领域中最基本，最重要的概念。简单地说，信号就是信息的载体，是信息的物理体现。信号可以分为时间连续，幅度也连续的模拟信号和在时间上和幅度上都经过量化的数字信号，也可以划分为连续时间信号和离散时间信号，几乎在科学技术的每一领域，为了信号的提取，都要进行信号处理。信号处理，就是以数值计算的方法对信号进行采集，变换，综合，估计与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的，随着计算机和信息信息科学的飞速发展，信号处理已经逐渐发展成为一门独立的学科，是信息科学的重要部分，在语音处理，图像处理，雷达，航空航天，地质勘探，通信，生物医学工程等众多领域得到了广泛的
2、应用。所设计的虚拟信号发生器设计要达到这样的目的：通过选择信号类型，虚拟信号发生器能够实现正弦、方波、三角波、锯齿波等信号的输出，而且，通过自己所输入的频率、振幅、相位的值，可以改变所选输出波形的参数。例如，选择正弦信号，可以通过波形图下的数据输入框调节正弦的频率，并且相应的幅值可以显示；频率和相位也可以类似地调节。输出的波形可以显示出来。同样的操作，可以实现方波、三角波、锯齿波、sinc，同时也可以调节相应的参数，可以画出波形。通过在GUI 设计窗口中添加控件和为控件添加相应的回调函数就可以实现。1.2 虚拟信号发生器利用“Matlab+ 声卡”实现任意波形虚拟信号发生器，虚拟仪器概念是19
3、86 年由美国国家仪器公司(NI 公司)提出的。所谓虚拟仪器(vi)就是利用通用计算机，外加一些特殊设计的功能化硬件(如数据采集卡、输出卡等)和一组专用软件，构成的功能强、灵活度高的集成新型仪器系统。虚拟仪器和传统仪器一样，可以分成采集和控制部分、数据处理和分析部分、用户与仪器交互部分三个部分。Matlab是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处
4、理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。Matlab 自带了强大的GUI 工具。声卡作为多媒体计算机系统中最基本最常用的硬件之一，其技术已经发展成熟，他同时具有AD和DA转换功能，经济方便，除了输出音乐或语言信号，通过编写程序，还可以让PC机通过声卡输出各种波形，目前已经被广泛应用于数据采集和虚拟仪器系统的设计 。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛地应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波） 、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过在GUI
5、 设计窗口中添加控件和为控件添加相应的回调函数就可以实现。根据声卡输出信号的原理，采用Matlab软件编程，可以方便地利用声卡输出所需要的三角波、正弦波、方波等多种信号，有效地实现虚拟信号发生器的基本功能。第二章虚拟信号发生器基本原理2.1 系统实现原理利用“Matlab+声卡”实现任意波形虚拟信号发生器。要求至少输出五种以上参数可调信号（如：方波，三角波，正弦波等） 。将产生的信号通过声卡输出到示波器上，观察实际输出波形与理论输出波形的关系。通常PC机配置的声卡提供了麦克风输入和扬声器输出2个接口，他集成了信号输入输出需要的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)，因此，利用Matlab软件产生的各种虚拟信号通过声卡的DAC单元就可以直接输出。普通计算机与Matlab软件相结合实现虚拟信号发生器的系统结构如图1所示。虚拟信号发生器的 matlab 软件实现 声卡外部物理环境示波器图1 虚拟信号发生器的结构框图图1中，只需要用音频线将软件系统产生的信号由线性输出(1ine out)接口（既耳机插孔）引出，就可以通过声卡直接作为信号源输出，显然，在这种虚拟信号发生器系统中，只需要一台带有普通多媒体声卡并安装了Matlab软件的PC机就可以满足要求实现虚拟信号的输出，系统结构简单方便。2.2
