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基于AD9954的数字化频率特性测试仪的研制

作　者: 陆文斌
导　师: 王成华
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电路与系统
关键词: 直接数字频率合成(DDS) 数字信号处理(DSP) 幅频特性相频特性模数转换(ADC) 射频电路
分类号: TN753.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

扫频仪也称频率特性测试仪,用于测试网络的幅频特性和相频特性,在现代电子测量中占有重要的位置。运用扫频技术的频率特性测试仪可以对被测网络进行快速的动态测量,得出被测网络传输特性的实时测量结果。传统的模拟式扫频仪大多是用LC电路构成扫频振荡器,它不仅价格昂贵,体积庞大,而且只能显示幅频特性曲线,不能得到相频特性曲线,更不能打印被测网络的频响曲线,给使用者带来诸多不便。本文阐述了基于高性能DDS芯片AD9954的数字化频率特性测试仪的设计。该测试仪以DDS芯片AD9954为核心构成扫频信号源电路,以增益相位检测器AD8302为核心构成检测电路,以DSP芯片TMS320VC5409为核心构成控制与运算电路,以及以AT89S52为核心构成外围接口电路。该测试仪能产生频率范围达100K~100MHz,功率范围为-45dBm~+18dBm的扫频信号,能对被测网络的频率特性进行测量,并留有丰富的外围接口,可以将测量数据绘图通过LCD显示或者由打印机打印输出。系统基本达到全数字化,大大地缩小了仪器的体积和重量,降低了成本,而且系统提供了丰富的外围接口,方便了用户的使用。

全文目录

绪论  10-13
  0.1 引言  10
  0.2 国内外频率特性测试仪发展状况  10-11
  0.3 本文研究的主要内容  11-13
第一章网络理论分析与系统总体方案的确立  13-19
  1.1 系统的概念、性质和分类[5]  13-14
  1.2 频率特性的概念  14-15
  1.3 频率特性两种测量基本方法的介绍和比较  15-17
    1.3.1 动态测量法  15-16
    1.3.2 稳态测量法  16
    1.3.3 两种方法的比较  16-17
  1.4 系统的主要性能指标  17
  1.5 数字频率特性测试仪的总体方案设计  17-19
第二章扫频信号源的设计  19-33
  2.1 方案设计  19-22
    2.1.1 直接数字频率合成（DDS）技术  20-21
    2.1.2 DDS芯片AD9954 的简介  21
    2.1.3 信号调理与幅度控制  21-22
  2.2 以AD9954 为核心的信号发生电路设计  22-28
    2.2.1 引脚设置与结构框图  22-23
    2.2.2 内部控制寄存器  23-24
    2.2.3 内部数据寄存器设置和RAM  24-26
    2.2.4 AD9954 的工作模式  26-27
    2.2.5 AD9954 的串行操作  27-28
    2.2.6 触发方式设置  28
  2.3 信号调理电路  28-32
    2.3.1 低通滤波器设计  28-30
    2.3.2 功率控制电路  30-32
  2.4 射频放大电路  32-33
第三章增益相位检测电路的设计  33-44
  3.1 方案设计  33-34
  3.2 检波与鉴相  34-39
    3.2.1 增益相位检测器AD8302  34-36
    3.2.2 输入信号调理  36-37
    3.2.3 辅助检波电路  37-39
  3.3 信号调理电路  39-41
  3.4 模数转换电路  41-43
  3.5 相位差极性判断电路  43-44
第四章控制电路的设计  44-50
  4.1 硬件电路设计  44-46
    4.1.1 器件的选择  44-45
    4.1.2 控制与接口电路设计  45-46
  4.2 DSP软件设计  46-48
    4.2.1 DSP软件设计工具  46
    4.2.2 系统初始化  46-47
    4.2.3 输出信号功率的确定  47-48
    4.2.4 系统自检  48
    4.2.5 扫频测量  48
    4.2.6 数据处理与传送  48
  4.3 CPLD软件设计  48-50
第五章外围接口电路的设计  50-58
  5.1 外围接口电路设计方案  50
  5.2 单片机与DSP系统的通信  50-52
    5.2.1 HPI接口简介  50-51
    5.2.2 单片机与DSP的接口电路  51-52
  5.3 液晶显示模块的设计  52-54
    5.3.1 液晶显示模块外部接口及其连接电路  52-54
  5.4 键盘控制模块的设计  54-55
  5.5 打印机接口、标准串行接口及USB接口设计  55-58
    5.5.1 打印机接口电路  55
    5.5.2 串行接口电路  55-56
    5.5.3 USB接口电路  56-58
第六章印刷电路板的设计与调试  58-66
  6.1 高速电路板设计  58-59
    6.1.1 电源布局布线  58
    6.1.2 滤波电容选取与放置  58-59
  6.2 数模混合制板问题  59-60
    6.2.1 布局  59-60
    6.2.2 数模隔离  60
    6.2.3 布线规则  60
  6.3 电路板的调试  60-61
    6.3.1 裸板测试  61
    6.3.2 组件焊接  61
    6.3.3 整版测试  61
    6.3.4 上电功能测试  61
  6.4 测试结果  61-66
结束语  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
在校期间的研究成果  72

基于AD9954的数字化频率特性测试仪的研制

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