基于Matlab的示波器信号处理系统研究与实现

摘要

随着电子信息设备的飞速发展和测试需求的多元化，数字示波器现已扩展到能同时对被测系统在频域、数据域、统计域进行测量和分析。但是当代电子信号的频率范围越来越高且日益复杂多样，对一台高性能的数字示波器来说，拥有较高的信号处理和波形分析能力显得尤为重要。Matlab是一种高级的数学处理工具，包括大量的矩阵运算、图象处理等功能，同时在做数值计算程序设计时比其他语言更节省编程时间。
　　本文研究一种PC平台虚拟示波器中信号分析处理的便捷实现方法。采用VC平台编写的用户操作界面和Matlab的交互式调用，对波形进行更复杂的时域、频域等分析。主要研究内容包括三部分：
　　（1）波形频谱分析实现方法研究。利用Matlab最核心的数学函数库，结合数字下变频技术，实现更强大的示波器 FFT分析功能，在频谱、相位谱、功率谱等方面对波形进行更有效的分析。
　　（2）波形信号处理实现方法研究。主要研究基于Matlab的交互式调用实现数字滤波等处理功能的方法。包括数字IIR滤波器、数字FIR滤波器的设计，实现波形噪声滤除、波形平滑等。针对不同的滤波器类型，分别讨论了对不同类型的滤波器下采用不同方式的实现方法。对采用信号包络图、信号趋势图分析波形的分析方法也进行了讨论。
　　（3）在 PXI示波器平台下，实现基于 Matlab交互式调用的信号处理软件的设计和验证。在VC++6.0设计的用户界面中，通过使用Matlab的运算指令和C++语言联合编程，对相应的功能做出直观分析。
　　本文实现了基于Matlab交互式调用的示波器信号处理，利用Matlab强大的数学工具完成了波形分析系统中所要实现的全部功能。为示波器信号处理功能的扩展提供了一种简便的途径。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外发展趋势及研究现状

1.3 课题任务和本文主要工作

第二章 波形数据处理总体方案设计

2.1 交互式调用方案

2.2 软件总体框架

2.3 算法处理方案

2.4 本章小结

第三章 信号频谱分析的设计

3.1 信号频谱分析基本原理

3.2 信号频谱分析分辨率的研究

3.3 数字下变频在频谱分析中的应用

3.4 运用MATLAB实现信号频谱分析

3.5 本章小结

第四章 数字滤波器的设计

4.1 IIR滤波器的设计

4.2 脉冲响应不变法实现数字IIR滤波器

4.3 双线性变换法实现数字IIR滤波器

4.4 FIR滤波器实现

4.5 频率采样法实现数字FIR滤波器

4.6 最优等波纹法实现数字FIR滤波器

4.7 本章小结

第五章 波形信号分析的设计

5.1 信号的包络图

5.2 信号的趋势图

5.3 本章小结

第六章 调试与验证

6.1 软件调试

6.2 信号处理功能验证

第七章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的学习成果