基于单片机的滤波器幅频特性自动测试技术

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1、1前言硕士论文能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数、正弦或余弦函数或者它们的积分的线性组合。它是由法国数学家傅里叶在1822年提出的，后来，高斯、泊松等人将这一成果应用到电学中去，使傅里叶变换得到广泛应用。进入20世纪后，滤波器、谐振电路以及正弦振荡器等一系列问题的解决，为傅里叶变换的应用开辟了广阔的应用前景。傅里叶变换既然可以将一个信号分解成若干个不同频率、不同幅值的正弦波的叠加，那么对于一个线性系统而言，我们只要知道它对正弦波的幅频特性响应，就可以通过叠加原理得到任何波形通过该系统的幅频特性曲

2、线。1．4国内外研究现状目前在科研、生产、教学、生物工程等众多领域中使用的电路网络幅频特性测试仪一般分为两类：一类是传统式的幅频特性测试仪，其正弦扫频信号由压控振荡器电路产生，被测电路的幅频特性曲线用示波器来直接显示。由于压控振荡器的频率分辨率不高，而且频率稳定性也不好，严重影响了整个测量结果的精度。另外示波器的使用，使得整个仪器在外形上十分庞大，笨重，如BT-3GII型的扫频仪重量达到10kg，不方便进行移动式测量，同时价格昂贵，给使用带来诸多不便【21。另外一类是数字式的频率特性测试仪，其正弦扫频

3、信号由直接数字频率合成技术(DDS)产生，采用点阵液晶作为显示器，由微处理器对数据进行处理及各部分电路的控制。但此类频率特性测试仪价格昂贵。目前国内外有许多生产幅频特性测试仪的厂家，他们的产品多种多样。美国安捷伦(agilent)公司研制的E8801A矢量系统分析仪。这款仪器对速度和精度有非常高的要求，它是一种高精度的仪器，主要应用于对精密元器件的测量。它的频率范围为300KHz一3GHz，扫频速度为35ud点【31。德力DEVISER研发制造的DS7710A／B系统分析仪。这款仪器的技术指标、性能都

4、非常高，它运用当前比较前沿的DDS数字化频率合成技术，内部使用PentiumCPU，控制与显示都是全数字化的，精度非常高，具有10Hz的高分辨率，而且价格便宜。目前主要应用于CATV及电子元器件的研发制造领域，得到了广大用户的认可。它的频率范围：300KHz一1300MHz，频率分辨率：100Hz[31。韩国LG公司也推出了一款频率特性分析仪SA．7270A，可以测量9KHz到2．7GHz的广域频率。北京恒泰科贸有限公司研发的HT-1252系列频率特性测试仪。主要用于雷达、广播和电视、共用天线、有线电

5、视放大器、发射接收仪器的扫频动态测试。频率测试范围：5MHz一1GHz，2GHz-2．8GHz[3】。国内41所成功研制的AV3615分体式扫频仪。测量范围：45MHz'-"110GHz。其AV3623一体式矢量网络分析仪，测量范围为30KHz"--'30MHz，其动态范围是90dB，幅度准确度0．1dB。’硕士论文基于单片机的滤波器幅频特性自动测试技术通过对上述幅频特性测试产品的调研，我们发现现在的幅频特性测试仪【37】已经走向数字化和智能化，技术指标越来越高，应用范围也越来越广阔。同时我们也发现国

6、内外的幅频特性测试仪主要集中在射频和高频，而我们本设计所要测试产品主要集中在低频段，扫频范围是1KHz-、,12KHz。从频率范围和性能上看，本设计在国内外具有很高的研究价值。1．5论文选题背景及意义幅频特性曲线可以直观地反映出滤波器对不同频率的衰减程度。过去，幅频特性的测量是用点频测量法进行的，通过开关及旋钮用手工的方法逐点测量，不仅效率低，而且还会产生选取点频数不够多可能漏测特性曲线中的一些细节，使得测量精度不高的问题。但当前为了充分掌握产品性能，要求通过测量获得被测系统的全面特征，对大批量产品的

7、测试还要求简捷快速等。对于这种情况，传统的点频测量法已不能适应要求。而现有的幅频特性测试仪也不能很好地满足用户的需求，市场上的幅频特性测试仪虽然测量精度比较高，但是其使用频率主要集中在高频段，不能满足低频段测试要求。同时其体积大、操作繁琐、易损坏、价格昂贵、维护困难等的缺点也限制了它的使用。因此本论文提出了低成本的滤波器幅频特性测试技术，通过原理推导和实际测量验证了本设计的可靠性。本文采用单片机控制可编程DDS实现低通幅频特性测试原理，它的中心思想就是构建一个通用化的硬件平台，根据不同要求，只需升级或

8、改变控制程序就可完成多种功能。本方案设计的低频幅频特性测试仪以NXPLPCI114为核心，采用频率合成器、整流滤波、A／D转换、液晶显示、键盘控制等部分进行智能全自动化综合系统设计，小巧便利，价格实惠，测试维护十分简便，也利于功能扩展。系统利用DDS或NXP产生一个幅度可调且频率随时间连续变化的信号作为被测网络的扫频信号，扫频信号经过被测网络后，其幅度会根据被测网络的幅频特性做一定变化，单片机对被测网络的输出信号进行采样和处理，得到输出信号的幅度有效值，