【摘要】：電子測量中經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)未知系統(tǒng)或電路網(wǎng)絡(luò)傳輸特性測量的問題,尤其是系統(tǒng)頻率特性的測量。當(dāng)前傳統(tǒng)頻率特性測量儀器存在價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、攜帶不便以及維護(hù)困難等問題,不能被工程人員廣泛接受。本文將MATLAB與現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)技術(shù)相結(jié)合,提出了 一種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻率特性分析的新型測量系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的新型頻率特性測量系統(tǒng)從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。硬件系統(tǒng)主要包括高速USB3.0通信部分、高速DA傳輸部分、高速信號(hào)采集部分、FPGA控制部分;軟件系統(tǒng)主要包括點(diǎn)頻信號(hào)源部分、頻率特性分析部分、串口通信部分。主要工作如下:(1)完成了 USB3.0的控制芯片EZ-USBFX3的固件開發(fā),將設(shè)備由Cypress專用類型設(shè)備重新枚舉成通用串口設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了 MATLAB與EZ-USBFX3控制器的雙向數(shù)據(jù)傳輸;(2)在FPGA內(nèi)設(shè)計(jì)了 EZ-USB FX3與FPGA之間的GPIF II通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了 EZ-USB FX3與FPGA之間的高速數(shù)據(jù)交換,完成了基于AD9226的高速數(shù)據(jù)采集的通信協(xié)議設(shè)計(jì),完成了基于AD9708的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議設(shè)計(jì),以及完成了 MATLAB與FPGA通信的數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì);(3)改進(jìn)了頻率特性測量方法中點(diǎn)頻法的實(shí)施方式,點(diǎn)頻信號(hào)源的設(shè)計(jì)由具備強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析處理能力的MATLAB來完成,實(shí)現(xiàn)了激勵(lì)信號(hào)頻率在指定起始頻率和終止頻率范圍內(nèi)按步進(jìn)自動(dòng)變化的需求;(4)完成了基于MATLAB的被測系統(tǒng)的幅頻特性分析和相頻特性分析,很大程度上節(jié)約了硬件成本,完成了系統(tǒng)頻率特性曲線的繪制,設(shè)計(jì)了用于人機(jī)交互的GUI界面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確測量被測電路的幅頻特性和相頻特性,具有性能可靠、價(jià)格低廉、易于攜帶、使用方便的特點(diǎn)。該測量系統(tǒng)基本達(dá)到了全數(shù)字化,這有利于縮小儀器的體積,減輕重量,降低成本,為用戶攜帶提供了方便;性能上能滿足大部分模擬電路系統(tǒng)要求的電路網(wǎng)絡(luò)特性的測量,具有較高的實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM930;TN710
【圖文】：

國內(nèi)外眾多公司及研宄機(jī)構(gòu)相繼推出了專用的的頻率特性分析儀。逡逑日本ＮＦ回路公司擁有世界先進(jìn)的頻率特性測量技術(shù)，ＦＲＡ５１６１５系列頻率特逡逑性分析儀是一款多功能的測量儀器，具有行業(yè)領(lǐng)先水平，如圖１－１所示。該設(shè)備可逡逑分析的頻率范圍為１０ｕＨｚ￣１５ＭＨｚ，可達(dá)到ｌＯｕＨｚ的分辨率；每秒鐘可達(dá)到２０００逡逑次頻率變換，可以大幅度減少測量時(shí)間；總體增益精度達(dá)到了±0．0ｌｄＢ，相位精度逡逑達(dá)到了±０．０６°；可以實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn)以及可以進(jìn)行高精度測試，主要用于測量低頻網(wǎng)絡(luò)。逡逑—？邋ｒ邋’逡逑圖１－１邋ＦＲＡ５１６１５頻率特性分析儀逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－１邋ＦＲＡ５１６１５邋Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋Ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋Ａｎａｌｙｚｅｒ逡逑英國Ｎｅｗｔｏｎｓ４ｔｈ邋Ｌｔｄ公司推出的ＰＳＭ３７５０系列頻率響應(yīng)分析儀，如圖１－２所逡逑示。頻率分析范圍可覆蓋ｌ0ｎＨｚ？５０ＭＨｚ，分辨率可達(dá)到１０ｕＨｚ，屬于低頻段產(chǎn)品；逡逑基準(zhǔn)信號(hào)的產(chǎn)生采用ＤＤＳ直接數(shù)字合成技術(shù)，增益精度可達(dá)到±０．０１ｄＢ，相位精度逡逑高達(dá)±０．０２５°；每秒鐘可達(dá)到１００次的頻率變換，整個(gè)分析過程穩(wěn)定可靠，不會(huì)產(chǎn)逡逑生數(shù)據(jù)丟失。逡逑ＰＳＭ７Ｓ６逡逑＃WＨＵ逡逑（ｊｇｇ＾Ｐ邋１：丨丨邐邐邐邐－逡逑圖１－２邋ＰＳＭ３７５０頻率響應(yīng)分析儀逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ＰＳＭ３７５０邋Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋Ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋Ａｎａｌｙｚｅｒ逡逑國內(nèi)對(duì)頻率特性分析儀的研發(fā)目前處于探索階段

頻率測量范圍為ｌＭＨｚ￣１０２４ＭＨｚ，分辨率總體可達(dá)１００Ｂ，屬于高頻段產(chǎn)品；可用于雷達(dá)系統(tǒng)、通訊基站、電臺(tái)線傳輸系統(tǒng)等高頻段的掃頻動(dòng)態(tài)測試，但是對(duì)于機(jī)械制造段的測試不能滿足要求。逡逑y睿潁潁ⅰ椋潁擼擼停椋裕裕潁裕掊義希桑儒澹懾危灣濉觥觥觶垮澹恚礤濉鰣危掊澹у澹幔礤澹椋恚翦義希ァ粒義賢跡保沖澹櫻校常保埃埃吧ㄆ狄清義希疲椋紓澹保沖澹櫻校常保埃埃板澹疲潁澹瘢酰澹睿悖澹櫻鰨澹澹穡澹蟈義嫌⒁瞧饔邢薰就瞥齙模櫻粒梗保埃跋盜釁德侍匭圓饈砸牽縹Т锏劍梗耍齲�？３魁x�，频率分辨率考嗗P保齲轡瘓瓤墑怯牘獠廢啾齲煞治齙鈉德矢哺欠段Ы險(xiǎn)�，不乃�

本文編號(hào)：2806723