2013年全国大学生电子设计竞赛
简易频率特性测试仪(E题)
【本科组】
2013年9月7日
简易频率特性测试仪
摘要:本系统以STM32控制器为核心,采用DDS芯片AD9854产生稳定的正交信号源,通过正交调制的方式完成对被测网络的幅频和相频特性测量,能够实现对被测网络的点频和线性扫频测量,并采用彩色液晶进行数字化的图形显示。测试结果表明,本设计能够实现在1M~40MHz频率范围内,对被测网络频率特性的测试,正确显示其中心频率和3dB带宽,并且能够任意设置扫频步进和扫频范围,实现频率的粗扫描和精细扫描,其幅度绝对,相位精度优于5度。
关键字:正交调制、频率特性、DDS
目录
1方案论证 1
源 1
显示 1
2理论分析与计算 1
1
DDS参数设计 2
器设计 2
ADC设计 2
设计 2
特性曲线显示 3
3电路与程序设计 3
DDS电路设计 3
路设计 3
计 4
4
4测试方案与测试结果 5
5
5
源的测试 5
的测试 5
5
5总结 6
参考文献 6
一、方案论证
扫频信号源
题目要求采用零中频正交解调方案完成频率特性测试,需要在1M~40MHz频率范围内产生频率可调的正弦信号。要求在整个频率范围内具有很好的平坦度、稳定度和正交性的扫频信号源的这些指标是整个扫频仪的关键。
方案一:采用可编程器件产生扫频信号
利用可编程器件实现直接数字频率合成(DDS),采用这种纯数字化的方法,产生信号的频率准确,频率分辨率高产生正交信号源,但需要外接DAC和滤波电路,难以在题目要求的频带内做到完全正交。
方案二:采用专用的DDS集成芯片
专用的集成DDS芯片具有外围器件很少,输出相位连续,频率、相位和幅度均可实现程控的特点,根据题目要求选用AD公司生产的一款DDS芯片AD9854,它的最高时钟为300MHz,具有相对带宽宽,转换时间极短、频率分辨率高、功耗低等优点。因此,我们选择DDS芯片AD9854来产生1MHZ~40MHZ的正弦波。
特性曲线显示
本题具有点频和扫频曲线显示功能,为能够正确稳定的显示待测网络的频率特性,可以采用模拟和数字方式显示。
方案一:模拟显示
根据示波器显示曲线的原理,采用X-Y方式显示,即在Y轴上加曲线信息,并根据在示波器屏幕上的位置要求,叠加直流电平。同时,X轴加锯齿波扫描,锯齿波的扫描递增速度与Y轴的信息同步,即Y轴每来一信息,X轴锯齿波递增。其好处是不需要进行数字处理。
方案一:数字液晶屏显示
直接采用数字化采用低频的I,Q信号,通过编程完成幅频和相频特性的计算,采用点阵
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