实验6 频率特性测试仪（扫频仪）的应用
6．1实验目的
1）掌握BT-3GIII型频率特性测试仪面板装置的操作方法；
2）会用BT-3GIII测试单调谐放大电路的频率特性。
6．2实验设备及器材
1）BT-3GIII型频率特性测试仪一台；
2）单调谐放大电路板一块；
3）SG1731型双路直流稳压稳流电源一台。
6．3实验步骤
实验前预习BT-3GIII型频率特性测试仪的面板装置图（见附图7及附图8）及各控制装置的功能介绍（见附录7及附录8）。
1）熟悉BT-3GIII面板装置及操作方法；
2）使用前的检查
将“电源、辉度”旋钮顺时针调节接通电源，预热5～10分钟，进行下列调整：
（1）调节“电源、辉度”和“聚焦”旋钮，使扫描线细且清晰，亮度适中。
（2）检查仪器内部频标 将“频标选择”开关置于“1MHz·10MHz”处，此时扫描基线上呈现相应的频标信号。调节“频标幅度”旋钮，使频标幅度适中。
（3）零频（起始频标）的确定 将“频标选择”置于“1MHz·10MHz”处，“频标幅度”旋钮位置适中，“全扫 窄扫 点频”开关置于“窄扫”位置。调节“中心频率”，使中心频率在起始位置附近，在众多的频标中有一个顶端凹陷的频标；将“频标选择”开关置于“外接”，其它频标信号消失，此标记仍然存在，则此标记为“零频”频标。
（4）频偏检查 将“频率偏移(扫频宽度)”旋钮调至最大与最小时，荧光屏上呈现的频标数应满足技术要求（±0.5MHz-±15MHz）。
（5）输出扫频信号频率范围的检查 将检波探测器插入仪器的“扫频电压输出”端，并接好地线，在每一波段都应在荧光屏上出现方框。将“频标幅度”旋钮置于适当位置，“频标选择”开关置于“1MHz·10MHz”处，调节“中心频率”旋钮，应满足技术要求（1～300MHz连续可调）。
（6）寄生调幅系数的检查 将连接“扫频电压输出”端的电缆与“Y轴输入”端的检波探头对接，“粗衰减”及“细衰减”均置于“0”，“y轴衰减”置于“10”；调节“y轴增益”旋钮，使屏幕上显示出高度适当的矩形方框，如图6.1所示。设方框的最大高度为A格，最小高度为B格；则寄生调幅系数m为
2013年全国大学生电子设计竞赛
简易频率特性测试仪（E）
2013年9月7日 I 摘 要
该频率特性测量仪采用DDS控制核心外加乘法电路、滤波电路、AD转换电路、以及测量电路。主要由正交扫频信号发生器、乘法器、低通滤波器、AD转换、显示等功能模块组成。在本系统中利用51单片机控制DDS芯片AD9854实现信号发生，从而达到输出频率、相位、幅度可控的正交扫频信号。然后，制作一个频率特性测试仪，用来测量产生的扫频信号的有关信息，并正确显示。为了了解检测电路的特性，最后做一个RLC被测网络。使用测量电路测量被测网络的有关电器参数，同时可以通过对电路优化来提高该测量仪的测量精度。
关键字：DDS AD9854 正交扫频
II 目 录
1系统方案 ................................................................... 1
1.1 正交扫频信号源的论证与选择 ........................................................................................ 1
1.2 相频特性的论证与选择 .................................................................................................... 2
1.3 幅频特性的论证与选择 .................................................................................................... 3
2系统理论分析与计算 ......................................................... 4
频率特性测试仪
设计报告
摘要： 本设计采用ARM和FPGA相结合的方法实现。由FPGA根据DDS的原理产生步进为10Hz，范围为100Hz到1MHz的扫频信号。将扫频信号通过被测网络，得到测试信号。将测试信号经过峰值检波电路，得到峰值电压，经ARM A/D转换做后续处理。 将扫频信号和测试信号分别经过高速比较器，转换为矩形波。再输给FPGA，通过等精度频率计的方法测得，信号的相移。整个系统由ARM进行控制。
关键词： LPC2132 FPGA 阻容双T网络 峰值检波
一、任务
设计并制作一个频率特性测试系统，包含测试信号源、被测网络、检波及显示三部分。
图1 系统总体要求
二、要求
1．基本要求
（1）制作幅频特性测试仪
a、频率范围：100Hz～100kHz；
b、频率步进：10Hz；
c、频率稳定度：10-4；
d、测量精度：5％ ；
e、能在全频范围和特定频率范围内自动步进测量，可手动预置测量范围及步进频率值；
f、LED显示，频率显示为5位，电压显示为3位，并能打印输出。
（2）制作一被测网络
a、 电路型式：阻容双T网络；
b、 中心频率：5kHz；
c、 带宽：±50Hz；
d、 计算出网络的幅频和相频特性，并绘制相位曲线；
e、 用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。
2．发挥部分
（1）制作相频特性测试仪
a、频率范围：500Hz～10kHz；
b、相位度数显示：相位值显示为三位，另以一位作符号显示；
c、测量精度：3°。
（2）用示波器显示幅频特性。
（3）在示波器上同时显示幅频和相频特性。
（4）其它。 三、方案比较与选择
根据设计要求，本设计主要包括扫频信号源，被测网络，峰值检波电路和相位检测电路。
3.1 控制系统设计论证与选择
方案一：采用单片机,如AT89C51作为整个系统的控制核心，单片机有其使用简单，控制方便等特点，但其内存大小有限，无法存储较大的数据量，且其通用I/O引脚较少，无法实现对较多设备的控制。尤其是单片机的时钟频率有限，对于高速处理不能适用。
实验四 控制系统的频率特性
一、 实验目的
应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。
二、 实验设备
1、 长余辉双踪示波器
2、 TDN- AC /ACS自动控制原理/计算机控制原理教学实验系统
3、 配套的电阻、电容、导线等
三、实验原理
1、原系统的原理方块图，见下列图1。
图1被测系统方块图
系统(或环节)的频率特性)(jG，是一个复变量。可以表示成以角频率为参数的幅值和相角：
本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。图1所示系统的开环频率特性为：
采纳对数幅频特性和相频特性表示，则上式表示为：
将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化，并施加于被测系统的输入端[r(t)]，然后分别测量相应的反馈信号[b(t)]和误差信号[e(t)]的对数幅值和相位。频率特性测试仪测试数据经相关器运算后在显示器中显示。
依据式3和式4分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位，在半对数座标纸上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。
依据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再依据渐近线的斜率和转×C(S)R(S) E(S)+_G1(S)G2(S)H(S)角频确定频率特性(或传递函数)。所确定的频率特性(或传递函数)的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必需与由确定的频率特性(或传递函数)所画出的理论相频曲线在一定程度上相符。如果测量所得的相位在高频(相关于转角频率)时不等于-90°(q-p)[式中p和q分别表示传递函数分子和分母的阶次]，那么，频率特性(或传递函数)必定是一个非最小相位系统的频率特性。
四、实验步骤
1、准备：将信号源单元(U1 SG)的ST插针和+5v插针用“短路块〞短接。
2、被测系统的模拟电路图，见图2
图2 被测系统
3、测量系统的开环对数幅频曲线和相频曲线。
