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1、.word可編輯.題目:簡(jiǎn)易頻率特性測(cè)試儀(E題)作者:紀(jì)強(qiáng)、朱志兵、張雅希賽前輔導(dǎo)教師:黃光明文稿整理輔導(dǎo)老師:黃光明摘要本系統(tǒng)是基于零中頻正交解調(diào)原理的簡(jiǎn)易頻率特性測(cè)試儀。采用AD9854DDS集成芯片、C8051F020作為控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)正交掃頻信號(hào)源,RLC串聯(lián)諧振電路用作被測(cè)網(wǎng)絡(luò),AD835乘法器、低通濾波器、同相比例放大電路構(gòu)成零中頻解調(diào)模塊,與正交掃頻信號(hào)源共同構(gòu)成簡(jiǎn)易頻率特性測(cè)試儀。經(jīng)最終測(cè)試,本系統(tǒng)能很好地完成對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)頻率特性和相頻特性的曲線顯示。AbstractThesimplefrequencycharacteristictestersystemisba
2、sedontheprincipleofzero-ifquadraturedemodulation.ItusesAD9854DDSintegratedchipandC8051F020MCUasthecontrolplatformtocarryoutthequadraturesweepsignalgenerator.RLCseriesresonantcircuitisusedfortheundertestednetwork.AD835multipliertogetherwithlow-passfilterandin-phaseoperationalamplifierformthe
3、zero-ifdemodulationmodule.Thequadraturesweepsignalgeneratorandthezero-ifdemodulationmodulemakeupthesimplefrequencycharacteristictester.Throughthefinaltest,thesystemcanshowthefrequencyandphaseresponseoftheundertestednetworkcorrectly..專業(yè).專注..word可編輯.1系統(tǒng)方案1.1方案比較與選擇1.1.1掃頻信號(hào)源方案一:采用鎖相環(huán)間接頻率合成方案。
4、鎖相環(huán)頻率合成在一定程度上解決了既要求頻率穩(wěn)定精確,又要求頻率在較大范圍可調(diào)的矛盾。但輸出頻率易受可變頻率范圍的影響,輸出頻率相對(duì)較窄,不能滿足題目1MHz-40MHz的高頻要求。方案二:采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)方案。DDS技術(shù)具有輸出頻率相對(duì)較寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高、全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成,以及相關(guān)波形參數(shù)(頻率、相位、幅度)均可實(shí)現(xiàn)程控的優(yōu)點(diǎn)。采用集成芯片AD9854或FPGA可實(shí)現(xiàn)題目對(duì)掃頻信號(hào)源的要求。因此選用方案二。1.1.2控制平臺(tái)方案一:采用FPGA或CPLD進(jìn)行控制。利用FPGA可以方便地實(shí)現(xiàn)DDS信號(hào)源,但在液晶屏上顯示幅頻特性曲線和相頻特性曲
5、線較為困難,且FPGA成本較高。方案二:采用C8051F020單片機(jī)進(jìn)行控制。C8051F020與8051兼容,速度可達(dá)25MIPS;它內(nèi)部有兩路ADC,速度分別為100ksps(12位)和500ksps(8位);它具有4352字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM,64K字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器,支持在線編程。若選用C8051F020作為掃頻儀的控制單元,用其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生掃頻信號(hào)、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理以及波形顯示的功能,能夠滿足題目要求,且其性價(jià)比高。因此選用方案二。1.1.3低通濾波器方案一:采用有源濾波。有源濾波在實(shí)現(xiàn)濾波的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)增益的調(diào)節(jié),但電路較為復(fù)雜。方案二:采用無源濾波。無源濾波電路在
6、實(shí)現(xiàn)上更加方便簡(jiǎn)單。若要實(shí)現(xiàn)增益可控,直接在其后面加一個(gè)同相比例放大器即可。因此選用方案二。1.2方案描述系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。采用DDS芯片AD9854及C8051F020單片機(jī)作為控制單元產(chǎn)生掃頻信號(hào),輔以按鍵控制實(shí)現(xiàn)1MHz-40MHz,最小步進(jìn)100KHz范圍內(nèi)的連續(xù)掃頻輸出和點(diǎn)頻測(cè)量。RLC串聯(lián)諧振電路用作被測(cè)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)AD835乘法器和低通濾波器得到同相分量和正交分量的直流信號(hào),ADC轉(zhuǎn)換送入單片機(jī),在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)算得到對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)上的相位和幅度,通過液晶屏顯示幅頻特性和相頻特性曲線。ADCsinwtcoswt液晶顯示C8051F020單片機(jī)AD9854
7、(DDS)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)零中頻解調(diào)網(wǎng)絡(luò)(乘法器,LPF)按鍵控制頻率特性測(cè)試儀圖1系統(tǒng)總體框圖2理論分析與計(jì)算.專業(yè).專注..word可編輯.2.1系統(tǒng)原理設(shè)正交信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)后的輸出為。則同相分量支路:(1)低通濾波后(假設(shè)濾波器對(duì)幅度的影響為C):(2)類似的,得到正交分量支路:(3)低通濾波后(假設(shè)濾波器對(duì)幅度的影響為C):(4)由(2)式和(4)式,可得相位:(5)幅度:(6)2.2濾波器設(shè)計(jì)經(jīng)乘法器輸出的信號(hào)如式(1)、(3)所示,需設(shè)計(jì)低通濾波器,濾除高頻分量,留下直流分量。據(jù)式(1)