2013年全国电子设计竞赛E题解析：简易频率特性测试仪

"2013年全国大学生电子设计竞赛题目解析——简易频率特性测试仪" 在2013年全国大学生电子设计竞赛中，E题是关于“简易频率特性测试仪”的设计，主要考察参赛者的模数混合系统设计、信号处理和分析能力。该测试仪需具备正交解调原理、幅频/相频特性的测量，以及正交信号产生、放大、滤波、混频、数字信号计算和曲线显示等功能。 正交解调原理是本题的核心技术之一，它利用两个相位相差90度的正交信号对调制信号进行解调，通过检测两个正交分量的变化来获取原始信号的信息。在这个过程中，幅度平衡和相位正交至关重要，以确保解调的准确性和稳定性。误差的绝对值要求不超过5%，这需要精确的信号产生和处理技术。 正交信号产生的部分需要产生频率稳定度在10^-4以下，且频率可设置的扫频信号源，覆盖1MHz到40MHz的范围。这通常涉及到锁相环（PLL）或直接数字频率合成（DDS）技术，以实现高精度的频率控制和稳定的相位关系。 放大、滤波和混频是信号处理的关键环节。信号经过放大以提高信噪比，滤波用于去除噪声和不需要的频率成分，而混频则用于将信号转换到合适的频率范围，便于后续处理。在本题中，这些步骤需要保证幅度平坦度，即在整个频率范围内信号的幅度变化不超过5%。 数字信号计算和曲线显示是测试仪的输出部分。通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，然后在LCD上以曲线形式显示幅频特性和相频特性，同时需要计算电压增益、相移和频率坐标刻度。这对数据处理能力和实时显示技术提出了较高的要求。 题目中的难点包括在1MHz到40MHz宽频范围内的信号处理，以及保持两路正交信号的幅度平衡和相位正交。此外，扫频测量的精度和曲线显示的准确性也是挑战，需要精细的补偿和校准机制。 参赛者的作品应包括正交扫频信号源的设计，满足系统指标，提供良好的人机交互界面，并能从竞赛中吸取经验教训，以提高未来设计的可靠性与性能。 这个竞赛题目综合了电子工程多个领域的知识，如信号处理、频率合成、数字信号处理、硬件设计和系统集成，旨在锻炼学生的综合设计能力，同时也为实际的电子设备开发提供了理论基础和实践经验。