电子规划中常常碰到的问题是对待测电路(DUT)传输特性的测验,这儿所说的传输特性包含增益和衰减、幅频特性、相位特性和时延特性等,而最常见的便是DUT 的幅频特性。
开始,关于 DUT 的幅频特性的测验是在固定频率点上逐点进行。这种测验办法繁琐、费时,且不直观,有时还会得出片面的成果。例如,丈量点之间的谐振现象和网络特性的骤变点常常被漏掉。
DDS(Direct Digital Synthesis)技能是1971 年3 月由美国学者J.Tierncy, C.M.Rader 和B.Gold提出,这是一种从相位概念动身直接组成所需求波形的全数字频率组成技能,原理框图如下:
DDS 技能的呈现使得咱们关于幅频特性的测验变得反常简略。咱们只需求依照某种规则不断的装备“频率码K”,就能够得到一个频率随时刻依照此规则在必定频率规模内扫动的信号,如此即可对DUT 进行快速、定性或定量的动态测验。因而,对DUT 的调整、校准及毛病扫除供给了极大的便当。
北京普源精电(RIGOL)最新推出的DG5000 系列函数/恣意波形发生器采用了DDS 直接数字组成技能,可生成安稳、精确、纯洁和低失真的输出信号。本文仅以DG5000 为例来详细阐明DDS信号源在扫频测验中的详细使用。
1. DG5000 供给1uHz~250MHz 的扫频规模;
2. 扫频类型支撑“线性扫频”、“对数扫频”和“步进扫频”;
3. 扫频时刻 1ms~300s,一起支撑“回来时刻”、“开始坚持”和“停止坚持”的设置;
4. 触发方法包含“主动触发”、“外部触发”和“手动触发”;
5. 支撑“符号频率”的设置,能够容易表示出扫频信号恣意点的频率值。
模仿滤波器频响测验
在近代通讯设备和各类控制系统中,滤波器的使用极为广泛,滤波器的好坏直接决议产品的好坏,所以,对滤波器的研讨和出产向来为各国所注重。
滤波器的分类有许多种,按频率通带可分为低通、高通、带通和带阻等等,滤波器产品和完成计划也是多种多样的,如下图所示:
了解各滤波器的频响曲线,关于电子规划者来说是至关重要的,这往往直接影响终究产品的功能。
下面以 5 阶低通滤波器为DUT 来介绍DG5000 的扫频功能在滤波器频响测验中的使用,详细测验渠道如下:
DG5000 供给“线性扫频”和“对数扫频”两种扫频方法,“线性扫频”是指输出频率以稳定的“每秒若干赫兹”的方法改动,“对数扫频”是指输出频率以稳定的“每秒倍频程”的方法改动。
“对数扫频”合适宽频带的大略扫描,“线性扫频”合适窄频带的精确扫频,假如用“线性扫频”对宽频带进行扫描,必然会形成低频段分辩率的丢掉,然后无法得到正确的频响。因而,关于宽频带的扫描,首先用“对数扫频”来缩小方针频带的规模,然后用“线性扫频”来确认精确的频响特性。详细测验成果如下:
经过示波器显现的扫频信号包络即为该滤波器的频响曲线。此外,“符号频率”能够快速精确的标出扫频周期中恣意点的频率值。所以,经过手动调整“符号频率”,使得Mark 信号的下降沿至频响曲线的-3dB 处,那么此刻的符号频率值即为该滤波器的截止频率。“符号频率”的丈量办法在丈量DUT 的谐振点时相同适用。
高分辩率数字滤波器的频响测验
数字滤波器频率呼应的研讨是一个十分复杂的课题。许多文章都只在研讨稳态下的滤波器频响,而事实上,雷达和其它突发方法的信号都是具有瞬时特性的。一般来说,频率分辩特性越好的滤波器,安稳下来所需求的时刻也越长,这是由于频响曲线越是峻峭的滤波器,其需求的抽头就越多、冲激呼应时刻就越长。例如频谱仪的剖析滤波器,在稳态条件下有着很好的相邻信道按捺才能,而瞬态呼应却十分糟糕,这也契合了滤波器冲激呼应理论。
DG5000 的“步进扫频”正是针对瞬态呼应较差的数字滤波器测验所规划的。“步进扫频”能够将扫频频带分红若干个频点,扫频信号会在每个频点上逗留等长的时刻。逗留时刻等于扫频时刻除以分段数,用户能够依据滤波器的特性设定扫频时刻和分段数。
如上图所示,“步进扫频”时的趋势图好像阶梯相同,每个阶梯的高度和长度皆可用户设置,所以,依据滤波器的特性,只需使得每个步进的逗留时刻能够大于滤波器由瞬态进入稳态的时刻,就可精确测验出滤波器的频响特性。此外,经过调整每个步进的逗留时刻,也能够测定滤波器到达稳态所需求的时刻。
结语
DDS 信号源使用于扫频测验技能中,这相关于传统的磁调制扫频振荡器、变容二极管扫频等技能有着得天独厚的优势,信任DDS 信号源会更广泛的使用于扫频测验技能,一起也为工程师们带来更大的便当。