频率特性测试仪报告

《频率特性测试仪报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、简易频率特性测试仪摘要：本次设计制作的频率特性测试仪主要由正交扫频信号源、被测网络、乘法器、低通滤波和显示等模块组成。通过数字合成器AD9854产生两路正交信号，经过放大器放大后，通过待测RLC网络，输出信号与乘法器AD835相乘，后通过低通滤波器滤出直流分量，经过放大后送入AD。整体电路采用320*240分辨率的屏幕显示，由stm32单片机采集数据绘制相应的特性曲线，本系统具有低成本、人机友好等特点。该设计是一份较好的简易频率特性测试仪方案，可基本达到所有设计要求。关键字：频率特性测试仪，AD9854，stm32单片机8一、方案论证与比较1.正交扫频信号源方案比较：方案一：采用FPGA与

2、DA结合构建DDS部分，通过程序控制频率，由DA输出波形。但是FPGA倍频后无法达到稳定度≤0.0001，且制作复杂，整体成本较高，所以不建议采用本方案。方案二：采用高速数字合成器AD9854，可以输出I、Q两路合成信号。AD9854允许输出的信号频率高达150MHZ,系统时钟最高可达300M。输出误差和输出失调都很小，符合本次设计要求，所以决定采用此方案。2.乘法器方案比较：方案一：利用运放与比较器搭建乘法器电路，整体电路制作复杂，且很难达到高频率的要求，所以不采用此方案。方案二：利用高速乘法器AD835，其特点是带宽可达250MHz，外围电路简单，制作方便。可达到设计要求，所以决定采用

3、此方案。3.RLC网络方案比较：方案一：采用贴片电感进行制作，此方法电感精度有限，需要固定不停更换电容以达到最佳品质因数，费时。所以不采用此方案。方案二：采用绕线电感进行制作。此方法可以方便地更改电感值，从而快速得到需要的中心频率与品质因数。相比方案一精度更高，更方便，因此采用此方案。4总体方案设计：根据如下系统总体框图可看出本系统通过直接数字合成器AD9854产生两路正交信号，经过放大器放大。后因输出时进行了阻抗匹配，所以接两倍跟随器以保证相位一致。跟随器输出信号通过待测RLC网络，再与乘法器AD835相乘，后通过低通滤波器滤出直流分量，经过放大后送入AD，由I2+Q2可得到幅度，同时相

4、角可由arctan⁡(QI)得到，数据送入单片机进行处理。放大器采用ths3001放大8倍，AD835作为信号乘法器，opa2320作为低通滤波器，op27制作放大器。整体电路采用320*240的屏幕分辨率，由stm32单片机进行驱动。整体电路采用±5V、+3.3V供电。以下是总体系统框图：8图1系统总体框图二、理论分析与计算1.系统整体分析AD9854产生两类正交信号Acoswt和Asinwt。信号通过通过被测网络输出信号可表示为Bcos(wt+φ)则经过乘法器相乘可得两路信号为:X1t=Acoswt*Bcoswt+φ=12ABcosφ+cos2wt+φX2t=Asinwt*Bcoswt

5、+φ=12ABsinφ-sin2wt+φ后通过滤波器滤除高频分量得到x1=12ABcos(φ)和x2=-12ABsin(φ)后经过直流偏置与放大后输出直流信号y1=k*x1+b，同理另一路输出y2=k*x2+b。经ADC采样后进入单片机。相频响应和幅频响应由输入的两路信号共同参与计算得到：相频响应：φω=arctan-x2x1=arctan-y2-by1-b=arctan⁡(y2-bb-y1)幅频响应：Hω=20log10B12A=20log104x12+x22A22.滤波器分析与计算本次滤波器的设计是需要输出一个带有直流分量的混频信号，设计采用的Butterworth型，其特点是是在通带

6、中具有最平幅度，从通带衰减较慢。设一共需扫描N个点，采取5倍采样频率则中心频率fc=5NTc。由于本设计中扫频步进取100KHz，，所以N=390，Tc=2s,可取fc等于1kHz。利用TI Filter软件辅助设计，取截止频率30Hz，反馈方式为多重反馈，可设计得到八阶低通滤波器。3.ADC分析本题要求频率范围在,测量误差8绝对值≤0.5dB。扫频最小步进为100kHz，一次扫频时间≤2s。2s内1-40M、步进100kHz,则数据的变化率为0.05s。考虑到stm32内置ADC可满足2s内391频点的设计要求，因此可以采用此ADC进行设计使用。4.被测网络RLC分析与计算本测试网络为L

7、C串联谐振回路，LC部分相当于短路。因为Av=20lgu012us=20lg2RiRi+R0+R≥-1dB,可计算得R≤12.2018Ω，通过仿真定R=3.6Ω。中心频率fo为20MHz，由f0=12πLC与Q=w0LR=2πf0LR=1RLC=4可得L=3.3uH,C=18pF.最后实际制作定得R=3.6Ω，L=3.3uH，C=27pF。5.特性曲线显示分析频率范围1M-40MHz，步进100kHz，则有390个点。我