基于AD9854和FPGA的频率特性测试仪
编者按： 摘要：基于零中频正交解调原理的频率特性测试仪，用于检测被测网络的幅频特性和相频特性。系统采用集成数字直接频率合成器AD9854产生双路恒幅正交余弦信号，作为扫频信号源，以FPGA为控制核心和运算平台，结合滤波器、放大器、混频器及ADC电路，实现对双端口网络在1-40MHz频率范围内频率特性的点频和扫频测量，并在LCD屏上实时显示相频特性曲线和幅频特性曲线。 引言 AD9854数字合成器是高度集成的器件，它采用先进的DDS技术，片内整合了两路高速、高性能正交D/A转换器，在高稳定度时钟的驱动
3 系统软件流程
系统以FPGA为控制核心，控制AD9854产生正交信号，进行功能选择以及数据处理。开机初始化后进入功能按键等待状态，功能按键包括频率步进设置、扫频起始与终止频率设置、单点频率设置、幅频特性和相频特性测量与显示等。软件流程图如图5所示。
4 误差分析
系统误差来源主要包括：(1)扫频信号源的正交性。系统设计基于正交解调原理，信号源正交性的偏差直接导致测量结果误差增大。AD9854产生的正交信号正交性误差较小。(2)系统布局布线。整板信号为高频信号，对PCB电路的布局布线要求较高，尤其是AD9854外围电路布局，数字和模拟部分应分开，数字地和模拟地之间单点共地，且应做好电路每一处电源的去耦。(3)混频器的直流漂移。混频器是系统的核心器件，器件的直流漂移直接导致滤波器输出的直流信号的误差。实际测量时AD835输出有40mV左右的固定直流偏移，根据AD835的特性在其Z输入引脚设计调零电路，使输出直流漂移为0。
5 结语
系统完成简易频率特性测试仪的全部功能和指标，信号幅度平衡误差≤1.4%，相位差误差绝对值≤1.30°，扫频频率范围及步进在1MHz-40MHz之间可任意设置，步进为100kHz时单次最大扫频时间为1.2s。频率特性测试仪输入输出阻抗为50Ω，可进行点频和扫频测量;幅频特性测量误差绝对值小于0.5dB，相频特性测量误差绝对值小于5º;电压增益显示的分辨率为0.1dB，相位显示分辨率为0.1º。
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