基于DDS的低成本智能化频率特性测试仪设计与应用

本文主要探讨了数据转换和信号处理领域中智能化频率特性测试仪的发展与改进。传统的扫频仪存在结构复杂、体积大、成本高昂、操作繁琐以及受环境影响精度不高的局限性。这些仪器通常依赖于LC振荡器和分立元件，显示技术也较为落后。 现代技术的发展，特别是直接数字频率合成(DDS)技术的引入，为新型测试仪的设计提供了新思路。DDS技术结合数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)架构，显著提高了测试仪的性能和效率。设计者摒弃了传统的LC振荡器和分散式元件，转而采用集成度更高的方案，这不仅降低了成本，还提升了系统的稳定性与精度。 本文的核心创新在于设计了一款低成本且高度数字化和智能化的频率特性测试仪，该仪器能够覆盖20Hz至150MHz的宽频段，具备测量幅频特性、相频特性、数据存储与回放、传输以及自动计算-3dB带宽和峰值查找等功能。幅度检测精度达到了1dBm，相位检测精度更是达到了1°，这些都是传统扫频仪难以企及的。 系统结构上，频率特性分析仪由控制和数据存储处理单元、DDS信号源单元、幅度和相位检测单元、数据采集单元、显示及交互接口单元等多个部分组成，如图1所示。控制单元主要由ADSP-BF532 DSP和EP1C3 FPGA负责核心任务，如数据通信、扫描、采样、显示控制和远程操控。FPGA则承担了更具体的硬件任务，如LCD显示驱动、键盘处理、SPI通信以及信号分配等。 通过整合现代数字技术，新型测试仪实现了从硬件到软件的高度集成，提高了测试的灵活性、准确性和易用性。这种智能设备的出现，对于填补中低频段测试仪市场空白，推动数据转换和信号处理技术的进步具有重要意义。未来，随着技术的进一步发展，这类智能化测试设备有望在更多领域得到广泛应用。