【正文】 泛采用磁調(diào)諧掃頻，以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調(diào)諧回路，用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率。頻率合成式信號發(fā)生器：這種發(fā)生器的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源，利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信號，具有與標(biāo)準(zhǔn)頻率源相同的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。頻率除用手動選擇外還可程控和遠(yuǎn)控，也可進(jìn)行步級式掃頻，適用于自動測試系統(tǒng)。用得較多的間接式頻率合成器是利用標(biāo)準(zhǔn)頻率源通過鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器（在環(huán)路中同時(shí)能實(shí)現(xiàn)倍頻、分頻和混頻），使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號。 函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器又稱波形發(fā)生器。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫。 脈沖信號發(fā)生器用于產(chǎn)生寬度、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器，可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，或用模擬信號來測試?yán)走_(dá)、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。主控振蕩器通常為多諧振蕩器之類的電路，除能自激振蕩外，主要按觸發(fā)方式工作。有的能輸出成對的主脈沖，有的能分兩路分別輸出不同延遲的主脈沖。 噪聲信號發(fā)生器： 完全隨機(jī)性信號是在工作頻帶內(nèi)具有均勻頻譜的白噪聲。噪聲發(fā)生器輸出的強(qiáng)度必須已知，通常用其輸出噪聲功率超過電阻熱噪聲的分貝數(shù)（稱為超噪比）或用其噪聲溫度來表示。例如，用白噪聲作為輸入信號而測出網(wǎng)絡(luò)的輸出信號與輸入信號的互相關(guān)函數(shù)，便可得到這一網(wǎng)絡(luò)的沖激響應(yīng)函數(shù)。當(dāng)二進(jìn)制編碼信號的脈沖寬度墹T足夠小，且一個(gè)碼周期所含墹T數(shù)N很大時(shí)，則在低于fb=1/墹T的頻帶內(nèi)信號頻譜的幅度均勻，稱為偽隨機(jī)信號。二進(jìn)碼信號還能提供相關(guān)測量中所需的時(shí)間延遲。 課題的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在測量領(lǐng)域中需要不斷更新測量設(shè)備，以滿足越來越高的測量要求。這些儀器的測量精度和可靠性均低于國外，并且自動化程度較低。然而，花大量資金購買的儀器，可能我們只需要其中的一部分功能，同時(shí)有些其他應(yīng)用的功能要求，該儀器卻滿足不了。設(shè)想要是能將儀器稍微改動以實(shí)現(xiàn)更大的使用范圍該多好。虛擬儀器的出現(xiàn)，將徹底改變這種局面。數(shù)字信號發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。所以虛擬數(shù)字存儲信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。設(shè)計(jì)的虛擬數(shù)字存儲信號發(fā)生器，可同時(shí)顯示、記錄和存儲多通道輸入的波形，并且可以對波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，具有一定的研究意義。對體積、耗電和價(jià)格的要求使得系統(tǒng)及IC的集成度越來越高，同時(shí)激烈的市場競爭使得產(chǎn)品價(jià)格及研制生產(chǎn)周期縮短，傳統(tǒng)的測試儀器已經(jīng)越來越不能滿足時(shí)代的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：要求測試儀器不僅能單獨(dú)測量某個(gè)電量，而且測試儀器之間必須具備控制通道和數(shù)據(jù)交換通道，以便完成對各個(gè)被測量同時(shí)進(jìn)行自動分析、信息綜合及準(zhǔn)確判斷，傳統(tǒng)的測試儀器在這方面受到極大的限制。硬件軟化的設(shè)計(jì)方法對當(dāng)今測試儀器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深刻的影響。對于越來越復(fù)雜的被測系統(tǒng)，如果仍然使用傳統(tǒng)的測試儀器必然會需要眾多的儀器設(shè)備，面對各個(gè)生產(chǎn)廠家的不同設(shè)備，使用者需要學(xué)習(xí)不同設(shè)備的使用方法后方可使用。微計(jì)算機(jī)的廣泛使用，給基于微計(jì)算機(jī)的測試儀器提供了巨大的市場，人們在使用計(jì)算機(jī)及測試儀器時(shí)越來越明顯的感覺到測試儀器的許多功能不僅可以由已有的計(jì)算機(jī)來完成，而且需要增加某種測試功能時(shí)，只增加少量的模塊化功能硬件即可，同時(shí)基于微計(jì)算機(jī)的測試儀器具有更多的優(yōu)點(diǎn)。在這種形式下，基于微計(jì)算機(jī)的虛擬儀器逐步變得現(xiàn)實(shí)，它的出現(xiàn)和廣泛使用為測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)極佳的模式，并且使工程師們在測量和控制方面得到強(qiáng)大功能和靈活性。虛擬儀器就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器代表著從傳統(tǒng)硬件為主的測試系統(tǒng)到以軟件為中心的測試系統(tǒng)的根本性轉(zhuǎn)變。虛擬儀器利用個(gè)人計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，完成對儀器的控制，數(shù)據(jù)分析與顯示，代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，改變傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅度降低儀器價(jià)格，使用戶可以根據(jù)自己的需要定義儀器的功能。 虛擬儀器的分類虛擬儀器隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和采用總線方式的不同，一般可分為五種類型。美國NI公司的LABVIEW是圖形化編程工具，它可以通過各種控件自己組建各種儀器。但是受PC機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無屏蔽等缺點(diǎn)。并行口式虛擬儀器最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。美國LINK公司的DSO2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常方便。GPIB總線方式的虛擬儀器GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺儀器，電纜長度可達(dá)40米。GPIB測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，主要應(yīng)用于臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。PXI總線方式虛擬儀器PXI總線方式是PCI總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。PXI具有8個(gè)擴(kuò)展槽，而臺式PCI系統(tǒng)只有34個(gè)擴(kuò)展槽，通過使用PCI—PCI橋接器，可擴(kuò)展到256個(gè)擴(kuò)展槽，臺式PC的性能價(jià)格比和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展優(yōu)勢結(jié)合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給虛擬儀器的發(fā)展提供了廣闊的天地，國內(nèi)外儀器界正看中這個(gè)大市場。開放式數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)將使虛擬儀器走上標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化和模塊化的道路。在電工電子實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備有的已經(jīng)老化，有的技術(shù)上有些落后，在當(dāng)前學(xué)校經(jīng)費(fèi)較少的情況下，如果配置常規(guī)儀器、儀表，學(xué)校財(cái)力難以支付，也不符合目前學(xué)校的實(shí)際。如果運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)，以微機(jī)為基礎(chǔ)，構(gòu)建集成化測試平臺，代替常規(guī)儀器、儀表，不但滿足電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，而且將這批微機(jī)可作為其他有關(guān)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)用機(jī)，大大提高了設(shè)備利用率，降低了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本?？傊摂M儀器有很廣闊的發(fā)展空間，并最終要取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測量、分析、控制、自動化儀表的核心。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動程序，虛擬儀器通過底層設(shè)備驅(qū)動軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對應(yīng)的各種控件。虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺和測控功能硬件。它管理著虛擬儀器的軟件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。按照測控功能硬件的不同，VI可分為DAQ、GPIB、VXI、PXI和串口總線五種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，它們主要完成被測輸入信號的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實(shí)用成果時(shí)，就用軟件就是儀器來表達(dá)虛擬儀器的特征，強(qiáng)調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。使用者可以根據(jù)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，來實(shí)現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測試任務(wù)。虛擬儀器測試系統(tǒng)的軟件主要分為以下四部分。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇你所需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上。儀器驅(qū)動軟件虛擬儀器驅(qū)動程序是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。儀器驅(qū)動器是虛擬儀器的核心，是用戶完成對儀器硬件控制的紐帶和橋梁。驅(qū)動程序一般分為兩層，底層是儀器的基本操作，如初始化儀器配置儀器輸入?yún)?shù)、收發(fā)數(shù)據(jù)、查看儀器狀態(tài)等。通用I/O接口軟件 在虛擬儀器系統(tǒng)中，I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層，其模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化越來越重要。作為通用I/O標(biāo)準(zhǔn)，VISA具有與儀器硬件接口無關(guān)性的特點(diǎn)， 即這種軟件結(jié)構(gòu)是面向器件功能而不是面向接口總線的。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無法比擬的優(yōu)勢。在中低檔測試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的強(qiáng)項(xiàng)，這是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的。由此導(dǎo)致許多識讀和操作錯(cuò)誤。這樣，在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化和面板布置的簡潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。2）在通用硬件平臺確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。4）儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，不需購買新儀器。6）由于其以PC 為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過程不必像過去那樣由測試儀器本身來完成，而是在軟件的支持下，利用PC 機(jī)CPU 的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來完成，使得基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)的測試精度、速度大為提高，實(shí)現(xiàn)自動化、智能化、多任務(wù)測量。8）虛擬儀器在高性價(jià)比的條件下，降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用，縮短技術(shù)更新周期。這是一種新型的基于Web 技術(shù)的虛擬儀器，使得虛擬儀器測試系統(tǒng)成為Internet 的一部分，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控和管理。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當(dāng)難度的，除了要花大量時(shí)間進(jìn)行測試系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)外，還要編制大量的設(shè)備驅(qū)動程序和底層控制程序。除了通用程序開發(fā)語言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語言和軟件， 其中有影響的開發(fā)軟件有： NI 公司的LABVIEW LabWindows/CVI 。LabWindows/CVI 是為熟悉C 語言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows 環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC 開發(fā)環(huán)境。2．圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺——LABVIEWLABVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/PI、ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)者必須寫出執(zhí)行的語句。目前，在以PC 機(jī)為基礎(chǔ)的測試和工控軟件中，LABVIEW 的市場普及率僅次于C++/C 語言。因此，LABVIEW 受到越來越多工程師和科學(xué)家的青睞。像許多通用的軟件一樣，LABVIEW 提供了Windows、UNIX、Linux Macintosh OS 等多種版本。1）前面板：前面板是圖形用戶界面，也就是VI 的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。2）流程圖：流程圖提供VI 的圖形化源程序。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。在許多情況下，使用VI 可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾。（2）設(shè)計(jì)的思路和運(yùn)行過程清晰而且直觀。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來很大的方便。在設(shè)計(jì)大型自動檢測系統(tǒng)時(shí)一步完成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。設(shè)計(jì)者可把一個(gè)復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)都可完成一定的功能。同時(shí)也對于將來系統(tǒng)的維護(hù)提供了便利。（3） 便于實(shí)現(xiàn)“測試集成”和虛擬儀器庫的思想。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件平臺 PC 機(jī)虛擬儀器就是用通用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力代替以往需要硬件電路才能完成的功能，所以現(xiàn)在隨著個(gè)人電腦的快速發(fā)展，個(gè)人電腦在許多科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使其為測量儀器的執(zhí)行搭建了一個(gè)理想的硬件和軟件平臺，通過增加一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，個(gè)人計(jì)算機(jī)可以仿真任何儀器。 數(shù)據(jù)采集卡的選擇數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多