基于AD9854的简易频率特性测试仪设计与实现

本篇文章主要介绍了简易频率特性测试仪的设计与实现，用于2013年全国大学生电子设计竞赛中的本科组项目。该系统以STM32微控制器为核心，采用了AD9854这款专用的DDS（直接数字频率合成）集成芯片作为扫频信号源。DDS芯片的优势在于能够提供高精度、高分辨率的频率控制，确保信号在1M～40MHz的宽频范围内具有良好的平坦度、稳定性和正交性。 设计的关键技术包括： 1. **扫频信号源设计**：采用AD9854作为DDS芯片，利用其内置的数字信号处理能力，实现了直接数字频率合成，能够在宽频范围内生成频率可调的正弦信号，满足了比赛对频率稳定性和平坦度的要求。尽管采用纯数字化方法存在外部DAC和滤波电路的需求，但在集成芯片的支持下，简化了硬件设计。 2. **特性曲线显示**：测试仪具备点频和线性扫频测量功能，同时支持模拟和数字方式显示特性曲线，以便于准确地展示被测网络的幅频和相频特性。这涉及到信号采集（ADC）、滤波以及信号处理算法的优化，以保证测量结果的精度。 3. **理论分析与计算**：文章详细讨论了系统的工作原理，包括DDS参数设计（如频率分辨率、时钟配置）、低通滤波器设计以减少噪声干扰、以及ADC的选择和配置，这些都是保证测量准确性的关键步骤。 4. **电路与程序设计**：这部分涵盖了具体硬件电路的设计，如DDS电路、乘法器电路以及滤波器的实现，以及与STM32控制器配合的软件编程，包括扫频步进控制和扫频范围设置。 5. **测试方案与结果**：设计者制定了详尽的测试方案，包括测试仪器的选择、测试步骤，以及实际测试结果的验证，强调了幅度和相位的精度指标，如幅度优于0.5dB，相位精度优于5度。 通过这篇文章，读者可以了解到如何运用现代微控制器和DDS技术构建一个简易但精确的频率特性测试仪，这对于电子设计竞赛以及相关领域的科研和教学都具有很高的参考价值。