频率特性分析仪能够对被测网络的频率特性进行快速的动态丈量，得出被测网络传输特性，并将丈量成果以数据或图形的方法实时显现。传统的扫频仪大多结构杂乱、体积巨大、价格昂贵且操作杂乱。因而，具有低成本、数字化、智能化、高性能的频率特性分析仪的需求日益扩展。一种依据DSP和DDS技能的新式数字组成扫频仪的规划被提出。
体系运用DDS技能规划高精度的扫频信号源，选用模仿检波和鉴相办法，完结幅频丈量和相频丈量;运用DSP作为数据处理和操控中心，完结丈量操控、信号发送、数据收集和实时处理等使命;最终经过TFTLCD和VGA接口实时显现或输出丈量成果，完结了一款低成本、高性能的频率特性分析仪规划。
1 频率特性分析仪的体系规划方案
频率特性分析仪首要包含扫频信号源模块、起伏和相位检测模块、数据收集模块、数据处理及操控模块、图画显现与交互接口模块，体系整体框图如图1所示。
在体系中扫频信号源选用专用DDS器材完结，能够发生频率接连可变的正弦信号，满意体系的频率带宽及频率步进要求，一起合作外部的Ⅱ型衰减网络，完结大动态规模的接连起伏输出。起伏检测电路运用对数放大器完结，检波输出的模仿量由ADC转化为数字量，送入操控及处理电路进行数据处理;相位检测选用专用相位差检测芯片。直接将被测体系输入和输出信号的相位差转化为模仿量，经ADC转化为数字量送入操控和数据处理电路进行数据处理。
数据处理和操控电路由DSP+FPGA组成，首要完结体系首要器材的逻辑操控，数据处理，显现输出和交互接口操控，和谐整个体系完结丈量。显现输出及交互接口电路首要完结各种指令和数据输入和丈量成果显现与输出。可输出的信号频率规模是20 Hz～150 kHz。
2 软件规划
ADI公司的VisualDSP++具有灵敏的工程办理体系，为DSP处理器应用程序和项目的开发供给了一整套东西。体系中DSP软件的首要功用是和谐和操控体系完结丈量功用，并进行数据处理。
经过中止方法由键盘取得各种设置参数和指令，并据此进行操控扫频信号源与数据收集电路，将收集到的数据进行相应的核算处理后送到液晶和VGA显现，体系正常测验程序流程如图2所示。
DDS操控程序包含AD9958初始化和输出通道操控，输出信号频率起伏相位操控。DDS在上电后首先进行主复位，然后顺次写寄存器CSR和FR1，设置AD9958输出通道，接口形式为1位串行形式(2线)，设置内部锁相环参数使体系时钟为500 MHz。
接描绘文件(LDF)界说体系的装备、存储器的分配、链接器的分配，它描绘了输入段到输出段及其实在物理地址的映射。在体系中因为扩展了SDRAM，将显现数据放在外部存储器SDRAM中，一起将字模和一部分程序放在外部Flash中，因而需求对上述LDF文件进行修正。
因为ADSP-BF532内部RAM有限，体系一切程序不可能悉数在内部RAM中履行，因而将按键处理等不常用程序写入Flash中，需求履行时再从Flash中取指令运转，函数界说时与字模相同。
3 FPGA逻辑规划
3.1 SPI收发逻辑
体系中操控板与模仿板之间运用SPI接口进行指令和数据的传送，需求操控的目标包含包含DDS、AD7655、键盘和68595，结构框图如图3所示。
DSP发送指令或数据给FPGA，FPGA依据相应PF引脚的状况判别接纳目标并进行转发，当需求读取A/D数据时将DSP与AD直连。
经过逻辑分析仪调查Blackfin DSP的SPI接口发现，当设置为8位形式，主动操控片选信号。当最终一个8位数据中的第一个送出时，片选主动复位。在体系中为了运用片选判别DSP是否在收发数据，并能完好接纳DSP发送的数据，运用手动方法操控SPI片选信号状况，在发送完数据后延时一段时间片选信号再复位。
3.2 DDS操控逻辑
体系中为简化规划和操控，对DDS芯片只写不读，操控信号输出的通道，输出信号频率和起伏、相位，因为不同的寄存器位长不同，DSP在发送数据或指令时多发送1 Byte，表明后续的有用数据长度，DDS操控逻辑依据此参数操控状况机将接下来的数据转发给DDS，最终送出UPDATE信号，使设置收效。图4为DDS操控逻辑框图。
写24位数据时的时序仿真如图5所示。
3.3 继电器操控逻辑
继电器的操控由串并转化芯片TPIC68595完结，FPGA逻辑将相应的串行操控字送入TPIC68595芯片，并翻开输出使能。TPIC68595输入时钟不能过高，因而需将主时钟分频后输出，图6为TP%&&&&&%6B595操控逻辑框图。
从波形图能够看出，使能信号每一次高电平，在转化时钟上升沿的操控下并行数据就串行输出一次，转化完结后，时钟信号坚持为低电平，一起并行输出信号呈现一次上升沿，将数据并行输出然后操控相应的继电器作业;使能信号为低时，数据线和时钟线均保持上一状况，为下一次转化做准备。
4 幅频特性测验
幅频测验时依据设置参数顺次修正频率和起伏操控字，延时等候输出安稳后开端A/D收集，处理并将成果送显现，完结一个测验点，顺次扫描频带内的每个频率点，完结一次扫频测验。以低通滤波器为例进行测验。
相频测验时一起使能两个通道，并设置通道1相位滞后通道0～90°，频率与起伏设置相同。图8所示为一阶RC低通滤波器，其间R=1.5 kΩ，C=10 nF，运用Multisim进行仿真，抱负频率特性幅频特性如图9所示，相频特性如图10所示。
运用频率特性分析仪对一阶RC低通滤波器进行扫描测验，幅频和相频测验成果如图11所示。
图12所示为一阶RC高通滤波器，其间R=1.5 kΩ，C=10 nF，运用Multisim进行仿真，抱负频率特性幅频特性如图13所示，相频特性如图14所示。
运用频率特性分析仪对一阶RC高通滤波器进行扫描测验，幅频和相频测验成果如图15所示。
对一阶低通和一阶高通滤波器进行丈量，别离取3组不同频率丈量数据，如表1和表2所示。
由测验与仿真成果比照可知，仪器能够较准确地测出幅频和相频特性曲线，证明了体系规划的正确性。
5 结束语
在现代频率组成技能的基础上，选用ADI公司的Blanckfin 532作为操控和数据处理中心，完结了对模仿部分的准确操控和体系功用的操控与办理。规划了体系的人机交互接口，完结了幅频和相频丈量功用，输出丈量成果正确。
