一种基于正交调制原理的频率特性测试仪制造技术

本实用新型专利技术基于正交调制原理的频率特性测试仪，包括单片机、扫描信号发生器、自动增益放大模块、待测网络、模拟乘法器、低通滤波模块和显示模块；所述单片机和扫描信号发生器相连；扫描信号发生器与自动增益放大模块相连，自动增益放大模块分别和待测网络以及模拟乘法器相连，待测网络和模拟乘法器均与低通滤波模块相连，低通滤波模块、单片机和显示模块依次相连。本实用新型专利技术频率特性测试仪，采用单片机作为微控制中心，以直接数字频率合成芯片AD9854作为扫频信号发生器，基于正交调制原理对数据进行处理得到待测网络的阻抗和相位信息，并通过TFT显示器显示，结构简单，成本较低，能够准确的测量出网络的阻抗和相位信息，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术基于正交调制原理的频率特性测试仪，包括单片机、扫描信号发生器、自动增益放大模块、待测网络、模拟乘法器、低通滤波模块和显示模块；所述单片机和扫描信号发生器相连；扫描信号发生器与自动增益放大模块相连，自动增益放大模块分别和待测网络以及模拟乘法器相连，待测网络和模拟乘法器均与低通滤波模块相连，低通滤波模块、单片机和显示模块依次相连。本技术频率特性测试仪，采用单片机作为微控制中心，以直接数字频率合成芯片AD9854作为扫频信号发生器，基于正交调制原理对数据进行处理得到待测网络的阻抗和相位信息，并通过TFT显示器显示，结构简单，成本较低，能够准确的测量出网络的阻抗和相位信息，实用性强。【专利说明】一种基于正交调制原理的频率特性测试仪
本技术涉及一种频率特性测试仪，具体涉及一种基于正交调制原理的频率特性测试仪。
技术介绍
频率特性测试仪，简称扫频仪，它为待测网络的调整，校准及故障的排除提供了极大的方便。传统的模拟扫频仪一般由扫描锯齿波发生器、扫频信号发生器、宽带放大器、频标信号发生器、X轴放大、Y轴放大、显示设备、面板键盘以及多路输出电源等部分组成，结构复杂，体积庞大，价格昂贵，且硬件电路易受环节影响。而现有的单纯的数字式频率特性测试仪使用鉴相方式可以得到准确的相位差，但由于外部时钟固定在不同频率下测量，测量精度不一致，而为了提供较为准确的测量需要提供较高频率的信号，导致成本过高。
技术实现思路
本技术提供一种基于正交调制原理的频率特性测试仪，采用单片机作为微控制中心，以直接数字频率合成芯片AD9854作为扫频信号发生器，基于正交调制原理对数据进行处理得到待测网络的阻抗和相位信息，并通过TFT显示器显示，结构简单，成本较低，能够准确的测量出网络的阻抗和相位信息，实用性强。本技术技术方案如下:一种基于正交调制原理的频率特性测试仪，其特征在于，包括单片机、扫描信号发生器、自动增益放大模块、待测网络、模拟乘法器、低通滤波模块和显示模块；所述单片机和扫描信号发生器相连；所述扫描信号发生器与自动增益放大模块相连，自动增益放大模块分别和待测网络以及模拟乘法器相连，待测网络和模拟乘法器均与低通滤波模块相连，低通滤波模块、单片机和显示模块依次相连。所述单片机采用MSP430F149单片机。所述扫描信号发生器采用直接数字频率合成芯片AD9854。所述模拟乘法器采用AD835芯片。所述显示模块采用TFT显示器。本技术的有益效果:本技术基于正交调制原理的频率特性测试仪，采用单片机作为微控制中心，以直接数字频率合成芯片AD9854作为扫频信号发生器，基于正交调制原理对数据进行处理得到待测网络的阻抗和相位信息，并通过TFT显示器显示，本技术结构简单，成本较低，能够准确的测量出网络的阻抗和相位信息，实用性强。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的原理框图。图2为本技术信号源电路图。图3为本技术自动增益和混频电路图。图4为本技术低通滤波和放大电路图。图5为本技术TFT显示器电路图。图6为本技术单片机电路图。图7为本技术的工作原理图。【具体实施方式】如图1所示，本技术基于正交调制原理的频率特性测试仪，包括单片机、扫描信号发生器、自动增益放大模块、待测网络、模拟乘法器、低通滤波模块和显示模块；所述单片机和扫描信号发生器相连；所述扫描信号发生器与自动增益放大模块相连，自动增益放大模块分别和待测网络以及模拟乘法器相连，待测网络和模拟乘法器均与低通滤波模块相连，低通滤波模块、单片机和显示模块依次相连。如图2，具体地显示了正交信号源电路，其中包括了直接数字频率合成芯片AD9854ASQ 以及外部的信号预处理电路。AD9854ASQ 芯片的 CS、SCLK、SDIO、10_REST、RESET、UDCLK、0SC_EN 管脚分别与单片机的 P2.0、Ρ2.1、Ρ2.2、Ρ2.3、Ρ2.4、Ρ2.6、Ρ2.7 相连，利用单片机控制AD9854ASQ的IOUTl和10UT2管脚产生正交信号，同时两者均接对地50 Ω电阻，即Rl和R4 ;而两路反向输出端IOUTlB与10UT2B直接接25 Ω电阻到地，即R2和R3。根据AD9854ASQ的官方数据手册，使用7阶无源低通滤波电路，对I通道来说其中Cl到C7分别为 2.2pF、12pF、8.2pF、27pF、47pF、39pF、22pF，LI 到 L3 分别为 82nH、68nH、68nH，对 Q 通道来说与I通道对应一致，即C8到C14分别与Cl到C7相等，L4到L6分别于LI到L3相等。经过LC低通滤波的预处理后，节点1_0和Q_0作为系统的正交信号源输出。如图3，显示了自动增益放大模块电路和乘法器电路，对于其中AD603_I将FDBK反馈管脚与VOUT输出管脚直接相连，采用90MHz带宽的范围进行信号放大，以实现自动增益控制(AGC)环节，提高信号平坦度，其余管脚中，GPOS、GNEG和COMM同时接地，在输入端接110Ω电阻到地，即图中R5，输出端VOUT也对地接IkQ电阻，即图中R6，对于Q路芯片AD603_Q接法与I路一致，R12对应R5，R13对应R6 ;乘法器AD835_I的输入包括Xl和Yl，其中Yl来自于经过自动增益控制环节的信号，Xl来自于经过被测网络的信号，两者相乘得到高频信号的输出，也即W管脚为输出，Y2与X2管脚同时接地，Z管脚接100Ω电阻到地。为保证阻抗匹配，图中R7和R8为50 Ω匹配电阻。对于Q路的AD835_Q与I路一致，其R14、R15、R16对应于I路的R7、R8、R9。RlO作为系统的输出电阻，Rll作为输入电阻，均为50 Ω。如图4，显示了二阶低通滤波模块电路的具体连接。I和Q路中，每一路信号经过两个运算放大器，如I路信号经过0P07CP_I1和0P07CP_I2，前者主要用于低通滤波，滤除由上述乘法器产生信号中的高频部分得到直流部分，后者主要用于放大直流信号以使得直流信号满足后级ADC的输入范围，同时也可以提供测量的精度。低通滤波采用经典二阶压控滤波器(Sallen-Key)接法，二阶滤波的参数为:R19:1.19kΩ , R20:21.3kΩ , C15:lnF、C16:10nF,同相输入端作为二阶滤波的输入，反相输入端对地接IOkQ，并与输出端之间接IOkQ以保证信号平坦度，即图中的R17和R18 ;直流放大电路使用同相放大，反相输入端接IkQ到地，g卩R21，同时与输出之间接电位器R22，可使用电位器R22进行调节放大倍数。对于Q路信号与I路一致，各对应参数值均相等。如图5和图6所示，单片机MSP430F149内部自带8路12位AD转换器，从图4电路输出的两路直流电压信号I路输出、Q路输出依次与MSP430F149的P6.0、P6.1相连，单片机完成AD转换后将输出输出到TFT屏上显示。MSP430F149的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、Ρ3.5、Ρ3.6、Ρ3.7 依次与屏上的数据命令引脚 DBO、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7相连，MSP430F149 的 P5.0、Ρ5.1、Ρ5.2、Ρ5.3、Ρ5.4、Ρ5.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正交调制原理的频率特性测试仪，其特征是：包括单片机、扫描信号发生器、自动增益放大模块、待测网络、模拟乘法器、低通滤波模块和显示模块；所述单片机和扫描信号发生器相连；所述扫描信号发生器与自动增益放大模块相连，自动增益放大模块分别和待测网络以及模拟乘法器相连，待测网络和模拟乘法器均与低通滤波模块相连，低通滤波模块、单片机和显示模块依次相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恒，宋安，尤天羽，王文兵，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32