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专利名称：基于sopc的频率特性测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种频率特性测试装置，特别涉及一种基于SOPC的频率特性测
试装置。
背景技术：
在电子产品的生产和调试过程中，很多时候无法也无需知道系统内部的结构和参数等信息，而只关心系统的传输特性，频率特性H(jco)就是对传输特性一种很好的描述，因此H(jco)有着重要的理论研究价值与实用价值，在工程实践和科学实验中都有着广泛
的应用。通过测试系统的输入与输出经计算可以得到其H(j ω)，频率特性测试仪就是用来测试系统频率特性的一种仪器。因此，利用现有的资源设计一种即合理又实用的频率特性测试仪，来测试并显示系统的频率特性，以便对被测系统进行更进一步的了解和研究。常用的频率特性测试仪，又成为扫频仪，大致可分为两代，第一代扫频仪的典型产品如ΒΤ3等用50Hz锯齿波调制高频信号，在阴极射线管上显示结果；第二代扫频仪是以ICL8038等压控振荡器为核心，运用类似锁相频率合成技术，并配合D/A，A/D转换器，在微机或单片机控制下完成扫频。但是上述频率特性测试仪的测试精度较低，同时体积较大，不易携带。

实用新型内容本实用新型的目的是为了解决目前的频率特性测试仪测试精度较低，同时体积较大的问题，本实用新型提供一种基于SOPC的频率特性测试装置。基于SOPC的频率特性测试装置，它包括DAC转换器、信号调理电路、幅度检测电路、输入电路和显示电路，它还包括Nios处理器内核和DDS扫频控制内核；Nios处理器内核的扫频控制信号输出端与DDS扫频控制内核的扫频控制信号输入端连接，DDS扫频控制内核的扫频信号输出端与DAC转换器的数字信号输入端连接，DAC转换器的模拟信号输出端与信号调理电路的模拟信号输入端连接，Nios处理器内核的调理控制信号输出端与信号调理电路的控制信号输入端连接，信号调理电路的的测试信号输出端用于连接测试对象的测试信号输入端，幅度检测电路的测试信号输入端用于连接测试对象的测试信号输出端，幅度检测电路的模拟信号输出端同时与Nios处理器内核的模拟信号输入端和DDS扫频控制内核的模拟信号输入端连接,输入电路的控制信号输出端与Nios处理器内核的控制信号输入端连接，Nios处理器内核的显示信号输出端与显示电路的显示信号输入端连接。本实用新型的有益效果为本实用新型所述的频率特性测试仪就是以直接数字合成(DDS)技术为核心的，以Altera 公司的 SOPC (System-on-a-Programmable-Chip,可编程片上系统)内核 Nios 作为内核。本实用新型的频率稳定度较高，可以在IHz 25MHz内连续扫频，因为DDS(DirectDigital Synthesizer,直接数字式频率合成器)是开环控制,频率调节速度较高,并且线路简单，成本低廉，体积小便于携带。

图I为本实用新型的具体实施方式
一所述的基于SOPC的频率特性测试装置的电气原理示意图。图2为本实用新型的具体实施方式
二具体实施方式
三和具体实施方式
四所述的基于SOPC的频率特性测试装置的电气原理示意图。图3为本实用新型以21. SM滤波器为测试对象的频率特性曲线界面示意图，横坐标为表示滤波器的带宽，纵坐标为21. SM滤波器输出的测试信号的衰减倍数。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图I说明本实施方式，本实施方式所述的基于SOPC的频率·特性测试装置，它包括DAC转换器、信号调理电路、幅度检测电路、输入电路和显示电路，它还包括Nios处理器内核6和DDS扫频控制内核7 ；Nios处理器内核的扫频控制信号输出端与DDS扫频控制内核7的扫频控制信号输入端连接，DDS扫频控制内核7的扫频信号输出端与DAC转换器I的数字信号输入端连接，DAC转换器I的模拟信号输出端与信号调理电路2的模拟信号输入端连接，Nios处理器内核的调理控制信号输出端与信号调理电路2的控制信号输入端连接，信号调理电路2的的测试信号输出端用于连接测试对象的测试信号输入端，幅度检测电路3的测试信号输入端用于连接测试对象的测试信号输出端，幅度检测电路3的模拟信号输出端同时与Nios处理器内核的模拟信号输入端和DDS扫频控制内核7的模拟信号输入端连接,输入电路4的控制信号输出端与Nios处理器内核的控制信号输入端连接，Nios处理器内核的显不信号输出端与显示电路5的显示信号输入端连接。在本实施方式中，作为信号发生电路的DDS扫频控制内核采用直接数字频率合成技术实现，即DDS技术，用于产生频率可控的扫频信号，并能够满足一般用户对频率范围的要求；输入电路为键盘按钮输入，用于输入各种指令；显示电路为液晶显示屏，用于显示图形和测量结果，例如，测量时扫频信号所需要的起始频率、终止频率、频率间隔、扫频方式等参数，以及测量完成后显示特性曲线时显示方式的设置，如刻度大小选择、文字标注方式、坐标选择等。Nios处理器内核要完成逻辑控制、测量数据处理以及与人机接口部分通信三个主要功能。主要用于控制整个系统的协调工作，并对测量及人机接口部分送来的数据进行分析处理。
具体实施方式
二 本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于SOPC的频率特性测试装置，信号调理电路2包括低通滤波器2-1、程控衰减器2-2和功率放大器2-3 ；低通滤波器2-1的信号输入端是信号调理电路2的数字信号输入端，低通滤波器
2-1的信号输出端与程控衰减器2-2的信号输入端连接，程控衰减器2-2的控制信号输入端是信号调理电路2的控制信号输入端，程控衰减器2-2的信号输出端与功率放大器2-3的信号输入端连接，功率放大器2-3的放大信号输出端是信号调理电路2的的测试信号输出端。信号调理电路主要包括低通滤波器、程控衰减器和功率放大器，对信号中的噪声进行抑制并对输出信号的功率起到控制作用。
具体实施方式
三本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于SOPC的频率特性测试装置的进一步说明，幅度检测电路3包括程控增益/衰减器3-1、跟随器3-2、幅度检测器3-3、有源滤波器3-4和ADC转换器3-5 ；幅度检测电路3包括程控增益/衰减器3-1、跟随器3-2、幅度检测器3_3、有源滤波器3-4和ADC转换器3-5 ；程控增益/衰减器3-1的信号的输入端是幅度检测电路3的测试信号输入端，程控增益/衰减器3-1的信号的输入端与跟随器3-2的信号输入端连接，跟随器3-2的信号输出端与幅度检测器3-3的信号输入端连接，幅度检测器3-3的信号输出端与有源滤波器
3-4的信号输入端连接,有源滤波器3-4的信号输出端与ADC转换器3-5的模拟信号输入端连接，ADC转换器3-5的数字信号输出端是幅度检测电路3的数字信号输出端。幅度检测电路是为了检测测试对象两端的幅度值。先对测试对象两端的输入及输出信号进行程控的增益/衰减，随后通过集成芯片AD8302进行模拟鉴幅，并将得到的幅度比值以模拟电压形式输出，之后把幅度比值的模拟量由ADC转换器转化为数字量，发送给Nios处理器内核进行分析处理。
具体实施方式
四本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于SOPC的频率特性测试装置的进一步限定，它还包括RAM存储器8，RAM存储器8用于为Nios处理器内核和DDS扫频控制内核7存储数据。本实用新型的技术参数I)扫频范围1Hz 25MHz ；2)扫频宽度全频段内可以任意设置；3)图形显示分辨率250 X 200点；4)扫频输出电压大于O. 5V (有效值)；5)扫频方式线性，对数，点频；6)扫频步长在IHz 16KHz内自动调整7)输出阻抗50 Ω;8)输入阻抗高阻/ 50 Ω ；9)输出衰减范围(T-60dB，IdB步进；10)输入增益/衰减范围IOdB _30dB，IOdB步进；11)幅度测量精度小于O. 5dB ；12)不平坦度±0· 25dB ；13)电控衰减并数字显示衰减量；14)能在全频段范围内自动步进测量，可预置测量范围及步进频率值；15)能显示幅频特性曲线，并能根据选择用对数坐标和线性坐标显示，并配有文字标注。本实用新型以21. SM滤波器为测试对象，得到了良好的测试结果，如图3所示。本实用新型设计的频率特性测试仪属于数字系统，其可扩展性好，可以较容易的增加某些功能，如相频测试、频响曲线打印等，而且所设计出来的仪器体积小便于 携带。这些都是传统的频率特性测试仪难以达到的。
权利要求1.基于SOPC的频率特性测试装置，它包括DAC转换器(I)、信号调理电路(2)、幅度检测电路(3)、输入电路(4)和显示电路(5)，其特征在于，它还包括Nios处理器内核(6)和DDS扫频控制内核(7)； Nios处理器内核(6)的扫频控制信号输出端与DDS扫频控制内核(7)的扫频控制信号输入端连接，DDS扫频控制内核(7)的扫频信号输出端与DAC转换器(I)的数字信号输入端连接，DAC转换器(I)的模拟信号输出端与信号调理电路(2)的模拟信号输入端连接，Nios处理器内核的调理控制信号输出端与信号调理电路(2)的控制信号输入端连接，信号调理电路(2)的测试信号输出端用于连接测试对象的测试信号输入端，幅度检测电路(3)的测试信号输入端用于连接测试对象的测试信号输出端，幅度检测电路(3)的模拟信号输出端同时与Nios处理器内核(6)的模拟信号输入端和DDS扫频控制内核(7)的模拟信号输入端连接，输入电路(4)的控制信号输出端与Nios处理器内核(6)的控制信号输入端连接，Nios处理器内核(6)的显示信号输出端与显示电路(5)的显示信号输入端连接。
2.根据权利要求I所述的基于SOPC的频率特性测试装置，其特征在于，信号调理电路(2 )包括低通滤波器(2-1)、程控衰减器(2-2 )和功率放大器(2-3 ); 低通滤波器(2-1)的信号输入端是信号调理电路(2)的数字信号输入端，低通滤波器(2-1)的信号输出端与程控衰减器(2-2)的信号输入端连接，程控衰减器(2-2)的控制信号输入端是信号调理电路(2)的控制信号输入端，程控衰减器(2-2)的信号输出端与功率放大器(2-3)的信号输入端连接，功率放大器(2-3)的放大信号输出端是信号调理电路(2)的的测试信号输出端。
3.根据权利要求I所述的基于SOPC的频率特性测试装置，其特征在于，幅度检测电路(3)包括程控增益/衰减器(3-1)、跟随器(3-2)、幅度检测器(3-3)、有源滤波器(3-4)和ADC转换器(3-5)； 程控增益/衰减器(3-1)的信号的输入端是幅度检测电路(3)的测试信号输入端，程控增益/衰减器(3-1)的信号的输入端与跟随器(3-2)的信号输入端连接，跟随器(3-2)的信号输出端与幅度检测器(3-3)的信号输入端连接，幅度检测器(3-3)的信号输出端与有源滤波器(3-4)的信号输入端连接,有源滤波器(3-4)的信号输出端与ADC转换器(3-5)的模拟信号输入端连接，ADC转换器(3-5 )的数字信号输出端是幅度检测电路(3 )的数字信号输出端。
4.根据权利要求I所述的基于SOPC的频率特性测试装置，其特征在于，它还包括RAM存储器(8)，RAM存储器(8)用于为Nios处理器内核(6)和DDS扫频控制内核(7)存储数据。
专利摘要基于SOPC的频率特性测试装置，涉及一种频率特性测试装置。为了解决目前的频率特性测试仪测试精度较低且体积较大的问题。Nios处理器内核控制DDS扫频控制内核输出扫频信号给DAC转换器，DAC转换器输出端的模拟信号给信号调理电路，Nios处理器内核的调理信号发送给信号调理电路，信号调理电路的测试信号发送给测试对象，测试对象的测试信号发送给幅度检测电路，幅度检测电路的模拟信号同时发送给Nios处理器内核和DDS扫频控制内核，输入电路的控制信号发送给Nios处理器内核，Nios处理器内核的显示信号发送给显示电路。它用于测试频率特性。
文档编号G01R23/02GK202710660SQ20122042141
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者叶树江, 张凌志 申请人:黑龙江工程学院