正交扫频低频频率特性测试仪硬件部分
摘 要测量网络传输特性的一个重要的仪器就是频率特性测试仪，也可以叫它扫频仪。扫频仪它在现代电子测量里体现了十分重要的价值。本文主要就扫频仪的硬件设计进行了分析，提出了一种利用DDS技术的设计方案。通过我们在市场上学习并参考一些扫频仪的生产情况和在观察和分析了系统特性之后，确定了本设计的基本性能指标和大体方案。以C8051F005为信号发生器件，产生DAC0和DAC1两路正交信号，观察输出的波形，分析并改正信号输出模块的性能。然后将信号接入被测网络双T网络，返回单片机后经处理计算，从而得到被测网络的幅频和相频特性，并在显示屏中显示出来，方便我们对系统频率特性进行观察和分析。 2
目 录
ABSTRACT 3
目录 4
正交扫频频率特性测试 1
一、绪论 1
1.1本课题研究的背景及意义 1
1.2本论文的基本任务和要求 2
1.2.1设计任务 2
1.2.2．本课题任务的内容和要求 2
二、整体系统方案的设计与确认 2
2.1系统的含义 2
2.2系统的频域分析 2
2.3系统的时域分析 3
2.4频率特性测试测量的方法和比较 3
2.5系统设计的总体框图 4
2.6系统主要功能模块的概述 4
三、各个部位器件的论证与选择 4
3.1微处理器的论证与选择 4
3.2LCD屏幕的选择 5
3.3信号源的选择 6
3.3.1信号源的论证与选择 6
3.3.2 信号源采用DDS技术的优点： 6
3.4被测网络的选择 7
四、 电路的设计 7
4.1AD采样电路的设计 7
4.2LCD的电路设计 8
4.3键盘的设计 8
4.4被测网络的设计与计算 9
4.4.1被测双T网络的结构分析变换 9
4.4.2双T网络的RC阻值确认 11
4.4.3双 T网络的幅频和相频特性 12
4.5 DDS电路的设计 13
4.6工作指示
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
灯的电路图 14
五、 测试的方案和结果 15
5.1正交双路扫频信号的测试原理 15
5.2测试方案与结果 15
结束语 16
致谢 17
文献资料 18
附录：C8051F005电路图 19
正交扫频频率特性测试
第一章 绪论
1.1本课题研究的背景及意义
在现代的电子测量之中，常常会碰到对网络的阻抗特性和传输特性进行测量的问题。其中传输特性有增益和衰减特性、相频特性和幅频特性等等。频率特性测试仪就是用来测量之前描述的特性的设备。它在现代电子测量中占据着非常重要的地位，减轻了人们对被测网络进行调整、校准以及故障排除所产生的问题，极大的便利了人们。一开始的测量仪基本上是运用分立元件来完成所需的各个功能，显示部分也用的是老式的示波器来显示波形，这样难免会产生一些问题，比如设别放置体积大，操作相对复杂，容易产生很多的故障，价格卖的很贵等等。像我们使用的那种仪器如BT4型扫频仪就是这样的。而且它还不能显示相频特性，更不能对已显示的频率特性图进行保存和打印，不利于用户的使用，对用户造成极大的困扰。在此之后，由于频率合成技术和微电子技术的发展和进步，频率特性仪被人们逐步改进和加强，现在的扫频源基本上都运用了数字量来进行控制，数字化信号源可以替代并完善分立元件的缺陷，弥补不足，测量部分也进行了改革，大多采用数字化测量，采用了单片机进行运算和控制，大大提高了测量的精度。
单片机它存在体积较小的特点，其内部结构和简化的普通计算机系统差不多，增加一部分有用的外围电路，便可以组成一个完整的最小系统，单片机具备着极强的可扩展性。它具备与一般计算机相似的、强大的数据处理能力，通过运用许多科学的算法，能够获取强大的数据处理能力。因此单片机在工业使用当中，能够很好地提升工业设施的智能化、数据处理能力和处理速率，另外单片机不需要占据很大的空间。 采用单片机来进行频率特性的测试分析， 具备电路设计简单、准确度高、控制效果好等特点，能够提升生产速率、推进科学技术进步等方面具有非常重要的现实意义。因为单片机技术的迅猛发展与兴起，它的稳定、安全、高效、经济等优点非常突出，所以其运用也非常广泛。
本课题要研究的是相对简单的一种低频扫频仪，设计了一个以单片机为设计核心，根据DDS技术延伸，让单片机产生2路扫频信号，作为输入端的激励，测出被测网络的特性，简化硬件的设计，目的是为了让扫频仪更加的简单化和人性化。
1.2本论文的基本任务和要求
1.2.1设计任务
本课题应达到的目的：
本课题的要求就是让单片机设计产生两路正交的正弦扫频信号，把它用来当做被测电路的激励输入，然后分析网络的输出量，获取包括幅频和相频频率特性。
1.2.2．本课题任务的内容和要求
课题总共分为2个部分，分别为硬件和软件，分别有我和一位搭档共同完成。
在C8051F005系统平台上进行软件功能开发，主要内容有:
产生正交的两路DDS扫频信号，用于网路的激励信号。对被测网路的输出进行幅度测量，对输出信号进行相移计算，并在液晶屏上画出幅频和相频特性曲线。
完成整个系统的硬件电路的连接，提供完整的设计文件，调试说明和使用说明。
自制一个双T网路作为被测网路用于进行实物测试演示。并对结果进行分析说明。
第二章整体系统方案的设计与确认
2.1系统的含义
没有这样的区别是系统具有一定的功能，整个是一个连接对象，根据一定的规则组合在一起。在电子工业中指的是电子分析了系统的集成电路。第一步是建立一个模型来描述系统的主要特点；二是利用数学方法求解，然后得到该解决方案给出了一个实际意义。基于模型的建立，将系统分为几类，其中包括即时系统和动态系统和线性系统与没有非线性系统等等。实时系统是指系统的输出和初始状态，只有与之相关的时刻。像纯电阻电路是一个实时系统代数描述。动态系统是系统的输出，不仅是有时间的输入，而且还涉及到初始状态。电容，电感，这些寄存器类似的设备系统是动态系统。
2.2系统的频域分析
频域分析是对我们进行信号分析和处理有很大的帮助。频域分析就是将信号放在频率域里，把时间参数变成频率参数，优点是可以使我们更加清楚的了解信号内的频率特性与时间特性和频率特性有什么关系，然后引出信号分析内的一些重要的定义。一般情况下，我们将频率响应H(jw)定义成为系统输出的傅里叶变换Y(jw)与输入的傅里叶变换X(jw)之比，即H(jw)=Y(jw)/X(jw)，它是w的复合函数，我们就称|H(jw)|为幅频特性，可以改写成，表示在一定的角频率w下，输出与输入的幅值之比。是相频特性，在特定的角频率，输出和输入的相位差。在使用中，往往会遇到放大电路，而这些放大器的放大率通常是非常大的。但F输入信号的频率是最在几赫兹到几百兆赫兹之间，有的甚至更大。所以你不能在一个坐标系统。同时，它的图片，Bode图这一次是使用对数性能的一种形式。
目 录
ABSTRACT 3
目录 4
正交扫频频率特性测试 1
一、绪论 1
1.1本课题研究的背景及意义 1
1.2本论文的基本任务和要求 2
1.2.1设计任务 2
1.2.2．本课题任务的内容和要求 2
二、整体系统方案的设计与确认 2
2.1系统的含义 2
2.2系统的频域分析 2
2.3系统的时域分析 3
2.4频率特性测试测量的方法和比较 3
2.5系统设计的总体框图 4
2.6系统主要功能模块的概述 4
三、各个部位器件的论证与选择 4
3.1微处理器的论证与选择 4
3.2LCD屏幕的选择 5
3.3信号源的选择 6
3.3.1信号源的论证与选择 6
3.3.2 信号源采用DDS技术的优点： 6
3.4被测网络的选择 7
四、 电路的设计 7
4.1AD采样电路的设计 7
4.2LCD的电路设计 8
4.3键盘的设计 8
4.4被测网络的设计与计算 9
4.4.1被测双T网络的结构分析变换 9
4.4.2双T网络的RC阻值确认 11
4.4.3双 T网络的幅频和相频特性 12
4.5 DDS电路的设计 13
4.6工作指示
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
灯的电路图 14
五、 测试的方案和结果 15
5.1正交双路扫频信号的测试原理 15
5.2测试方案与结果 15
结束语 16
致谢 17
文献资料 18
附录：C8051F005电路图 19
正交扫频频率特性测试
第一章 绪论
1.1本课题研究的背景及意义
在现代的电子测量之中，常常会碰到对网络的阻抗特性和传输特性进行测量的问题。其中传输特性有增益和衰减特性、相频特性和幅频特性等等。频率特性测试仪就是用来测量之前描述的特性的设备。它在现代电子测量中占据着非常重要的地位，减轻了人们对被测网络进行调整、校准以及故障排除所产生的问题，极大的便利了人们。一开始的测量仪基本上是运用分立元件来完成所需的各个功能，显示部分也用的是老式的示波器来显示波形，这样难免会产生一些问题，比如设别放置体积大，操作相对复杂，容易产生很多的故障，价格卖的很贵等等。像我们使用的那种仪器如BT4型扫频仪就是这样的。而且它还不能显示相频特性，更不能对已显示的频率特性图进行保存和打印，不利于用户的使用，对用户造成极大的困扰。在此之后，由于频率合成技术和微电子技术的发展和进步，频率特性仪被人们逐步改进和加强，现在的扫频源基本上都运用了数字量来进行控制，数字化信号源可以替代并完善分立元件的缺陷，弥补不足，测量部分也进行了改革，大多采用数字化测量，采用了单片机进行运算和控制，大大提高了测量的精度。
单片机它存在体积较小的特点，其内部结构和简化的普通计算机系统差不多，增加一部分有用的外围电路，便可以组成一个完整的最小系统，单片机具备着极强的可扩展性。它具备与一般计算机相似的、强大的数据处理能力，通过运用许多科学的算法，能够获取强大的数据处理能力。因此单片机在工业使用当中，能够很好地提升工业设施的智能化、数据处理能力和处理速率，另外单片机不需要占据很大的空间。 采用单片机来进行频率特性的测试分析， 具备电路设计简单、准确度高、控制效果好等特点，能够提升生产速率、推进科学技术进步等方面具有非常重要的现实意义。因为单片机技术的迅猛发展与兴起，它的稳定、安全、高效、经济等优点非常突出，所以其运用也非常广泛。
本课题要研究的是相对简单的一种低频扫频仪，设计了一个以单片机为设计核心，根据DDS技术延伸，让单片机产生2路扫频信号，作为输入端的激励，测出被测网络的特性，简化硬件的设计，目的是为了让扫频仪更加的简单化和人性化。
1.2本论文的基本任务和要求
1.2.1设计任务
本课题应达到的目的：
本课题的要求就是让单片机设计产生两路正交的正弦扫频信号，把它用来当做被测电路的激励输入，然后分析网络的输出量，获取包括幅频和相频频率特性。
1.2.2．本课题任务的内容和要求
课题总共分为2个部分，分别为硬件和软件，分别有我和一位搭档共同完成。
在C8051F005系统平台上进行软件功能开发，主要内容有:
产生正交的两路DDS扫频信号，用于网路的激励信号。对被测网路的输出进行幅度测量，对输出信号进行相移计算，并在液晶屏上画出幅频和相频特性曲线。
完成整个系统的硬件电路的连接，提供完整的设计文件，调试说明和使用说明。
自制一个双T网路作为被测网路用于进行实物测试演示。并对结果进行分析说明。
第二章整体系统方案的设计与确认
2.1系统的含义
没有这样的区别是系统具有一定的功能，整个是一个连接对象，根据一定的规则组合在一起。在电子工业中指的是电子分析了系统的集成电路。第一步是建立一个模型来描述系统的主要特点；二是利用数学方法求解，然后得到该解决方案给出了一个实际意义。基于模型的建立，将系统分为几类，其中包括即时系统和动态系统和线性系统与没有非线性系统等等。实时系统是指系统的输出和初始状态，只有与之相关的时刻。像纯电阻电路是一个实时系统代数描述。动态系统是系统的输出，不仅是有时间的输入，而且还涉及到初始状态。电容，电感，这些寄存器类似的设备系统是动态系统。
2.2系统的频域分析
频域分析是对我们进行信号分析和处理有很大的帮助。频域分析就是将信号放在频率域里，把时间参数变成频率参数，优点是可以使我们更加清楚的了解信号内的频率特性与时间特性和频率特性有什么关系，然后引出信号分析内的一些重要的定义。一般情况下，我们将频率响应H(jw)定义成为系统输出的傅里叶变换Y(jw)与输入的傅里叶变换X(jw)之比，即H(jw)=Y(jw)/X(jw)，它是w的复合函数，我们就称|H(jw)|为幅频特性，可以改写成，表示在一定的角频率w下，输出与输入的幅值之比。是相频特性，在特定的角频率，输出和输入的相位差。在使用中，往往会遇到放大电路，而这些放大器的放大率通常是非常大的。但F输入信号的频率是最在几赫兹到几百兆赫兹之间，有的甚至更大。所以你不能在一个坐标系统。同时，它的图片，Bode图这一次是使用对数性能的一种形式。
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