简易频谱设计

简略频谱设计方案设计采纳外差原理设计并实现频谱剖析,其参照原理框图如图1所示。这要求频次丈量范围为1MHz—30MHz,频次分辨力为10kHz,输入信号电压有效值为20mV±5mV,输入阻抗为50Ω。可设置中心频次和扫频宽度;借助示波器显示被测信号的频谱图,并在示波器上标出间隔为1MHz的频标。拥有辨别调幅、调频和等幅波信号及测定此中心频次的功能,采纳信号发生器输出的调幅、调频和等幅波信号作为外差式频谱剖析仪的输入信号,载波可选择在频次丈量范围内的随意频次值,调幅波调制度ma=30%,调制信号频次为20kHz;调频波频偏为20kHz,调制信号频次为1kHz。基本电路波及放大电路,本振电路,混频电路,滤波电路,有效值检波以及各个模块之间的耦合与般配。系统整体设计方案。输入信号经过放大,般配输入阻抗,使得信号幅度在最正确状态,1次混频的扫频本振由DDS产生的信号经放大滤波后获取,在30多MHz的中心频次处做一个选频网络作为中频滤波器。二次混频的固定本振采纳串联晶体振荡电路,产生高稳固度的本振信号,将信号频谱搬移到10.7M,以便滤波器使用10.7M的标准中频陶瓷滤波器。三次混频和二次混频近似,中频滤波器经过455K带通滤波器。再经过均值检波,A/D变换,储存在FPGA内部的RAM中,再经过储存数据判葬送示波器X轴Y轴显示。采样、控制部分采纳89S52单片机和FPGA实现,分配键盘,显示,实现人机界面。理论剖析与计算2.1丈量范围(1M—30MHz)的理论剖析要求频次丈量范围是1M—30MHz,关于这么宽的高频带,只好采纳集成DDS芯片实现。采纳AD9851,最高时钟频次为180MHz,输出30MHz信号时每个周期的均匀点数只有6个,混叠失真比较严重。因此要想实现题目要求的指标,对AD9851输出信号的滤波和放大等办理是比较重点的。2.2频次分辨力的有关理论剖析要求的频次分辨力是10KHz,即能分辨频次之差为10KHz的信号。这一指标包括了两个意思：扫频发生器的频次步进应≤10KHz。(2)测得的频次偏差应≤10KHz。2.3带通滤波器中心频次及带宽确实定中心频次确实定。关于等幅波,理论上谱线只有一根,只需滤波器带宽适合,就能够除去镜像频次的扰乱。但关于调幅和调频波,就一定考虑镜像频次的扰乱。设载波频次为fc,中心频次为fw,为了克制镜像频次的扰乱,需知足：fc-20k+2fw≥fc+20k,即fw≥20KHz。综合考虑滤波器的性能后,我们将fw定为45KHz。带宽确实定。依据题目给出的10KHz的频次分辨力,为了防备频谱混叠,滤波器带宽应≤10KHz。我们依据实质状况,最后将带宽定在6KHz。系统调试与指标测试3.1测试方法采纳分级调试的方法,先调试带通滤波器、放大器、混频器、晶体振荡器等各个模块都正常工作,此中检波,A/D,D/A及AD9851模块需联合程序来调试。再按功能实现按阶段进行调试。第一调试9851,先写一个扫频程序,让9851产生1M到30M的频次,用示波器察看9851出来的信号在正个扫频范围内能否正常。再调试混频器,用信号源输出一个信号,和9851输出的信号混频,混频后的结果用示波器察看,其频谱应当有两根线,一个是两个信号的频次相加,一个是两个信号的频次相减。接下来就调试34.7M的带通滤波器。由于在这么高的频次上做一个带通滤波器不是很简单,因此我们是先用射频信号源把带通滤波器调试好,就能够直接投入使用了。由于本系统有三级混频,因此在后两级混频中还要有本振,我们采纳的是晶振荡器。晶体振荡器的调试也是用示波器察看,调试好后直接投入使用。而后就是检波和A/D变换,检波的调试先让9851输出一个固定的频次,而后改变信号源的频次,用示波器察看检波后的直流量的变化规律能否正常。调试好检波以后就调试A/D变换器,这部分的调试要用CPU启动A/D变换和采样,变换以后的数字量应和输入的模拟量相对应。D/A的调试很方便,让CPU输出一个三角波的数字信号给D/A,用示波器察看变换后的结果。在分别调整各个部分性能至最优后进行整体调试。3.2丈量结果(以下表所示)实验结果剖析本实验结果基本上达到了要求。由于采纳了高中频原理,因此没有镜像扰乱。可是采纳的是AD637有效值检波,由于其滞后特征,使得测得中心频次点的峰值会有