简易频率特性测试仪1

随着电子技术的飞速发展，对于电子设备和系统性能的测试和评估变得日益重要。本文将详细介绍一种简易频率特性测试仪的设计，该测试仪基于FPGA技术，具备高效准确的测试能力，尤其适用于高频信号的幅频和相频特性测量。 该频率特性测试仪的设计核心是EP3C10E144C8 FPGA芯片，它不仅负责数据处理和控制，还集成了正交信号源、检波电路、检相电路以及显示模块等多个功能模块。整个系统的设计目标是为了测量被测双端口网络的幅频特性和相频特性，从而评估其在特定频率范围内的性能表现。 在硬件设计层面，正交信号源采用了直接数字合成（DDS）技术，通过两块AD9851芯片生成所需的正交信号。AD9851是一款高性能的DDS芯片，其频率控制字高达32位，可以提供高达11.25度的相位精度。这保证了信号源的精确性和稳定性，满足系统对于测试精度的要求。为了获得高质量的信号，系统选用了具备高摆率、大输出电流和耐压性的运算放大器。同时，LFT滤波电路采用了二阶巴特沃斯型低通滤波器，以滤除不必要的高频成分，保留直流分量，这对于后续的幅频和相频特性分析至关重要。 软件方面，FPGA内部集成了基于DDS IP核的控制系统。系统能够通过AD9851芯片输出信号，实现固定频率输出和扫频输出两种模式。在固定频率模式下，系统通过直接控制频率控制字实现信号输出；在扫频模式下，则通过计数器的累加控制字来逐步调整输出频率。为了测量幅度，系统采用了峰值检波技术；而为了测量相位，系统则利用了数字鉴相技术。测量得到的数据经过A/D转换后存储在FPGA内置的RAM中，经进一步处理后显示在LED显示器和示波器上，以便操作者查看。 通过一系列的系统测试验证，该频率特性测试仪表现出色。FPGA输出的正交波形相位差准确维持在90度，扫频范围能够覆盖1MHz至40MHz，具有非常小的误差和稳定的幅度。用户可以通过键盘设置扫频范围和步进间隔，最小步进为100KHz，整个扫频过程可以在2秒内快速完成，大幅提高了测试效率。 在文章中，除了介绍频率特性测试仪之外，还涉及到了UUV（无人水下航行器）群协同航迹规划方法。这种方法通过Voronoi图和加权和的形式对航迹进行评估，选取最佳路径，考虑的指标包括威胁程度和耗油量。初始航迹通过“链条化”处理，以适应多UUV同步到达目标的要求，并通过调整“链条环节”确保航迹的平滑性和航行的可行性。 总结而言，简易频率特性测试仪不仅是一款基于FPGA的高效测试设备，而且还代表了现代电子测试技术的发展方向。它能够为高频信号的幅频和相频特性测试提供准确可靠的数据支持，具有广泛的应用前景。与此同时，UUV群协同航迹规划方法为在复杂威胁环境下优化航行路径提供了一种新的思路和解决方案，为自动化和智能化的海上作业提供了重要技术保障。两者相结合，将对电子工程和自动化领域产生深远的影响。