1、6 SA1030型數字頻率特性測試儀的原理與應用6.1 概述SA1030型數字頻率特性測試儀采用直接數字合成器（DDS）作為頻率源，采用DSP、CPLD、微處理器進行控制和信號處理的數字頻率特性測試儀。該儀器能夠產生20Hz30MHz的掃頻信號，可同時完成電子電路的幅頻特性和相頻特性的測量。測量曲線顯示于彩色液晶屏上，并以數字顯示出標記點的頻率、幅度、相位值，清晰美觀。掃頻信號的幅度、掃頻范圍以及掃頻方式（線性、對數、點頻等），可根據測量需要自行設置。該儀器通過中文菜單完成各項操作，簡單方便。SA1030型數字頻率特性測試儀配備RS232接口（位于后面板），GPIB、USB接口作為選件供用戶選

2、擇，便于連接計算機組成自動測試系統，同時能夠方便地打印測量結果。6.2 SA1030型數字頻率特性測試儀的組成及工作原理SA1030型數字頻率特性測試儀的組成框圖如圖6.1所示。微處理器（MCU）通過接口電路和鍵盤接收各種控制命令，控制顯示電路顯示特性曲線和測量數據。以數字信號處理器（DSP）為核心組成測試電路，它接收MCU的控制命令，控制DDS產生等幅掃頻信號，控制掃頻信號的幅度、輸入信號的幅度以及特性參數的產生。DDS輸出的等幅掃頻信號經輸出電路加至被測電路的輸入端，作為被測電路的信號源。被圖6.1 SA1030頻率特性測試儀組成框圖測電路的輸出信號經過輸入電路，處理后送到檢波電路，取出該

3、輸出信號在不同頻率下的幅度數據經DSP處理后送至MCU，控制顯示電路顯示出被測電路的幅頻特性和相頻特性曲線以及各種測量數據。SA1030型數字頻率特性測試儀采用直接數字合成的新技術產生掃頻電壓信號，其原理與傳統的振蕩器產生波形信號完全不同。它是以高精度頻率源作基準，用數字合成的方法產生帶有波形信息的數據流，再經過數模轉換器變換成模擬電壓。6.3 SA1030型數字頻率特性測試儀的主要技術指標SA1030型數字頻率特性測試儀的主要技術指標如下。（1）頻率范圍：20Hz 30MHz（2）掃頻方式：線性、對數、點頻（3）輸出電壓：大于0.5V（有效值）（4）輸出阻抗：50（5）輸入阻抗：50/高阻（

4、6）輸出衰減：0 80dB，1dB步進（7）輸入增益：0 30dB，10dB步進（8）相位范圍：180° 180°（9）相位分辨率：1°（10）顯示分辨率：250×200點陣（11）光標數量：在掃頻范圍內同時可設置與顯示4個光標（12）程控接口：RS232串行接口（GPIB、USB接口為選件）（13）供電電源：電壓220（1±10）V，頻率50（1±5），功耗<60VA（14）溫度：0 40°C（15）濕度：小于806.4 SA1030型數字頻率特性測試儀的前面板簡介SA1030型數字頻率特性測試儀的前面板如圖6.2所

5、示，大體上分成三部分。1. 鍵盤共有34個按鍵，按功能分為4個區，分別為：（1）數字區：共有16個鍵，包括【0】【9】十個數字鍵；【dB】、【MHz】、【kHz】、【Hz】 2四個單位鍵，以及【.】（小數點）、【/】鍵，用來輸入頻率值和增益值。（2）功能區：共有8個鍵，它們是【頻率】、【增益】、【光標】、【顯示】、【系統】、【校準】、【程控】、【存儲】鍵，用來選擇功能菜單，實現菜單間的轉換。此外，還有【單次】、【開始/停止】、【復位】三個功能鍵，用以實現單鍵功能。（3）主菜單區：設有五個軟鍵，在不同的主菜單下有不同的功能。本節中軟鍵用斜體字，以區別其它按鍵。 加【】表示，如【單次】（4）調節區

6、：共有【】（增加）、【】（減小）兩鍵，用以步進調節頻率、增益值。此外，該區還有調節手輪，其作用亦是步進調節頻率、增益值，順時針旋轉數值增加，逆時針旋轉數值減小。圖6.2 SA1030型數字頻率特性測試儀的前面板2顯示屏顯示屏分為五個區，如圖6.3所示。（1）主顯示區：用來顯示測量曲線，該區為250×200點陣，垂直8大格，水平10大格。（2）菜單顯示區：位于屏幕右側，顯示儀器當前的工作狀態。（3）光標顯示區：位于屏幕上部，顯示光標位置的頻率值、增益值和相位值。如果光標關閉，此顯示區不顯示任何信息。（4）頻率增益值顯示區：位于屏幕下部，顯示當前的起點頻率、終點頻率和每格增益值或每格相位

7、值。（5）狀態顯示區：顯示儀器存儲和開始/停止時的工作狀態。狀態顯示區 光標值顯示區 菜單顯示區圖6.3 SA1030型數字頻率特性測試儀的前面板 主顯示區 頻率增益值顯示區3信號輸入、輸出儀器面板的右下部有三個BNC輸入、輸出端子，分別為同步輸出（SYNC）、掃頻信號輸出（OUT）和信號輸入（IN）。測試時，OUT端輸出的掃頻電壓信號通過電纜線加至被測電路的輸入端，作為被測電路的信號源。被測電路的輸出信號通過電纜線送至IN端。6.5 SA1030型數字頻率特性測試儀的菜單操作在介紹儀器的菜單之前，先簡單介紹幾個具體操作問題。（1）菜單項的反亮顯示。菜單在正常顯示時為籃底白字，反亮顯示時為白底

8、籃字。當菜單中某一選項處于反亮顯示時表明該項可以調整。因此，欲調整某一選項應按該選項對應的菜單鍵，使其反亮顯示。如果某一項不能反亮顯示，表明該項不允許調整。（2） 數值調整。在測量時需要設置和調整頻率值和增益值，這些數值的調節方法有如下三種：1 鍵盤輸入。例如欲設置起始頻率23.89MHz，先將頻率值反亮顯示，再順序按下【2】 4【3】、【.】、【8】、【9】、【MHz】六個鍵即可。2 手輪調節。如上所述，順時針旋轉手輪數值步進增加，逆時針旋轉手輪數值步進減小，步進值為調節選項的最小有效數字。3 按【】、【】鍵調節。按【】鍵數值步進增加，按【】鍵步數值進減小，步進值為調節選項的最小有效數字&#

9、215;10。（3）信號幅度調整。在測試中，如果輸出的掃頻電壓信號較大，可能會造成被測電路輸出波形的失真，因此，需要通過調整輸出增益控制加至被測電路的輸入信號幅度，通過調整輸入增益控制檢波電路的輸入電平。一般的原則是，適當調節輸出增益和輸入增益，使所顯示的特性曲線的頂部距離顯示區頂部有10dB左右的差值比較合適。下面介紹儀器的菜單及其操作方法。1. 頻率菜單頻率菜單用來設置掃頻參數和掃頻方式。掃頻參數包括始點頻率、終點頻率、中心頻率和掃頻帶寬。掃頻方式分為線性、對數、點頻三種。儀器開機時默認頻率菜單，或者按功能區的【頻率】鍵進入頻率菜單。頻率菜單顯示、【始點】、【終點】、【中心】、【帶寬】。各

10、項的默認值分別項目自上而下分別為【頻率線性】為線性掃描、100kHz、30.00000MHz、15.05000 MHz、29.90000MHz。當改變其中一個頻率值時，儀器會自動計算并改變其它頻率值。始點頻率和終點頻率可任意調整，但需滿足始點頻率比終點頻率低250Hz以上。設置或計算得到的始點頻率和終點頻率必須處于儀器規定的頻率范圍之內。按【頻率線性】鍵可進入對數掃描方式，對數掃描可以設置始點頻率和終點頻率，而中心頻率和掃描帶寬被禁止。按【頻率對數】鍵則進入點頻方式，這時只允許輸入一個頻率值（不再區分始點頻率、終點頻率），儀器輸出一個固定頻率的電壓信號，與一般信號源無異，沒有掃頻功能。同時光標

11、菜單、校準菜單、存儲菜單均被禁止。需要注意，在測試網絡幅頻特性和相頻特性時，若始點頻率低于5kHz，則終點頻率最大為100kHz。2. 增益菜單增益菜單用來設置輸出增益、輸入增益、掃描曲線的基準位置、每格增益值四種參數。、按功能區的【增益】鍵進入增益菜單。增益菜單顯示項目自上而下分別為【增益對數】【輸出】、【輸入】、【基準】、【增益10.0 dB/div】。它們的意義如下：【輸出】表示儀器當前的輸出值，默認值為0dB，調節步進值為1dB。【輸入】表示儀器當前的輸入值，默認值為0dB，調節步進值為10dB。若輸入值不是10的整倍數，將按四舍五入處理。用數字輸入方式設置輸出增益、輸入增益值時，要注

12、意如果是衰減則需輸入“”號，否則輸入無效。【基準】用來調節所顯示的幅頻特性曲線在顯示屏上的位置。相頻特性曲線不會隨基、【】鍵顯示圖形則相應移動。也準的改變而變化。按【基準】鍵后，調節手輪或按【】可用數字鍵直接輸入，用【Hz】鍵確認。【增益10.0 dB/div】表示主顯示區一大格代表10dB，亦即增益靈敏度為10.0 dB/div。反復按該建，此值會在1.0dB/div、5dB/div、10dB/div之間循環切換，所顯示的曲線在垂直方向上被展開或壓縮。改變此值相頻特性曲線不會改變。3. 光標菜單增益菜單用來設置光標的狀態、打開光標的數量、光標的移動，借用光標可準確測量頻率、增益或相位值。儀器

13、可以同時顯示四個不同顏色的光標，但只能顯示一個光標處的頻率值、增益值、相位值或1號光標與2號光標的差值。光標值顯示區的顏色對應于當前光標的顏色，可以直接讀出當前光標處的值。按功能區中的【光標】鍵進入光標菜單。此時在光標菜單中，“1”反亮顯示，“開”反亮顯示，光標顯示區顯示1號光標的頻率、增益值或相位值，在顯示曲線上有一紅色標記。反復按【選擇】鍵，1，2，3，4輪流反亮顯示，表示當前選擇的是第幾號光標，同時“開”或“關”也會反亮顯示，表示當前所選擇的光標處于打開或關閉狀態。若光標處于打開狀態，在光標值顯示區會顯示處當前光標處的頻率值、增益值或相位值。若光標處于關閉狀態，在光標顯示區沒有顯示內容。

14、在光標打開的狀態下，可以通過轉動手輪或按【】、【】鍵來移動光標的位置，同時相應的頻率值、增益值或相位值會隨之變化。【差值】表示1號光標和2號光標處于差值狀態，此時光標值顯示區顯示出兩光標的相關參數值（頻率、增益或相位）之差。在光標顯示區marker之后有一小三角，表示當前處于差值狀態。轉動手輪或按【】、【】鍵，主顯示區出現一個移動光標，同時在相應位置會顯示移動光標與原位置光標的頻率、增益或相位的差值。【幅頻 /相頻】表示光標指向幅頻特性曲線還是相頻特性曲線。當“幅頻”反亮顯示時，光標指向幅頻特性曲線，光標值顯示區顯示光標位置處的增益值；當“相頻”反亮顯示時，光標指向相頻特性曲線，光標值顯示區顯

15、示光標位置處的增益值。4. 顯示菜單顯示菜單用來設置顯示區特性曲線的顯示壯態。顯示區可以同時顯示幅頻特性曲線和相頻特性曲線，也可以分別顯示。按功能區的【顯示】鍵進入顯示菜單。按【幅頻 開/關】鍵選擇是否顯示幅頻特性曲線。當“開”反亮顯示時，顯示幅頻特性曲線；當“關”反亮顯示時，不顯示幅頻特性曲線。按【相頻 開/關】鍵選擇是否顯示相頻特性曲線。當“開”反亮顯示時，顯示相頻特性曲線；當“關”反亮顯示時，不顯示相頻特性曲線。5. 系統菜單系統菜單用來設置系統的工作狀態。按功能區的【系統】鍵進入系統菜單。反復按【聲音 開/關】鍵，當“開”反亮顯示時，打開按鍵提示音；當“關”反亮顯示時，關閉按鍵提示音。

16、反復按【輸入阻抗 50/高阻】鍵，當“50”反亮顯示時，系統輸入阻抗為50；當“高阻”反亮顯示時，系統輸入阻抗為高阻。按【掃描時間】鍵，進入掃描時間設置狀態，此時調節手輪或按【】、【】鍵，使掃描時間倍數相應增減，倍數越大掃描速度越慢，倍數越小掃描速度越快，開機時默認為2。當始點頻率和終點頻率較低時應增大掃描時間倍數。6. 校準菜單按功能區的【校準】鍵進入校準菜單。此時儀器會提示將儀器的輸出端和輸入端用測試電纜連接起來，之后按【確定】鍵儀器開始校準，校準大約需6秒鐘。若電纜未連接好，儀器會給出提出。若電纜已連接好校準完成后將回到幅頻或相頻菜單。按【取消】鍵將退出校準菜單，恢復到未校準狀態。需要指

17、出：（1）校準只針對當前頻率范圍，若改變始點頻率或終點頻率，須重新進行校準，否則儀器將取消校準數據，回到未校準狀態。（2）當進行精確測量時，一般先在未校準狀態下，確定頻率范圍和增益值，觀測到特性曲線后再進行校準。（3）校準時請將輸出增益設為20dB，輸入增益設為0dB。始點頻率不要低于500Hz，否則校準不具有真實性。7. 程控菜單按功能區的【程控】鍵進入程控菜單。利用此菜單可選擇接口種類和程控地址。8. 存儲菜單本儀器具有存儲功能，可以存儲兩組數據。按功能區的【存儲】鍵進入存儲菜單。按【位置】鍵選擇存儲區的位置A和B。按【存入】鍵便將當前的設置、幅頻特性曲線數據和相頻特性曲線數據存入A存儲區

18、和B存儲區。上述當前的設置包括頻率菜單設置、增益菜單設置、顯示菜單和輸入阻抗設置等。當存儲數據時，在狀態顯示區會顯示“已存儲”。 按【調出】鍵可以調出A或B存儲區存儲的數據，按這些數據重新設置頻率菜單、增益菜單、顯示菜單，并顯示出所存儲的特性曲線。調出數據時，在狀態顯示區會顯示“已調出”。9. 單次功能按【單次】鍵進入單次狀態，狀態顯示區顯示“單次”，儀器不再進行數據處理。此時按【頻率】、【增益】、【校準】或【復位】鍵儀器將退出單次狀態，按其它鍵不會推出單次狀態。此時可以通過光標功能仔細觀測特性曲線。10. 開始/停止功能按【開始/停止】鍵，儀器進入停止狀態，狀態顯示區顯示“停止”，再次按【開

19、始/停止】鍵儀器將退出停止狀態，正常顯示。當進入停止狀態時，按【復位】鍵以外的任何鍵都不會退出停止狀態。11. 復位按【復位】鍵儀器將復位到初始狀態。6.6 SA1030型數字頻率特性測試儀的使用方法下面以測試放大電路幅頻特性為例，簡單說明該儀器的使用方法。儀器開機后自動進入頻率菜單，或者按功能區的【頻率】鍵進入頻率菜單。如前所述，、【始點】、【終點】、【中心】、【帶寬】。當前掃描方式為線屏幕顯示項目分別為【頻率線性】性掃描、始點頻率為100kHz，終點頻率為30.00000MHz，中心頻率為15.05000 MHz，掃描帶寬為29.90000MHz。（1）設置掃頻參數。例如，按頻率菜單的操作方法設置掃描方式為線性掃描、始點頻率為10kHz，終點頻率為10MHz（中心頻率和掃描帶寬儀器自行計算并顯示）。（2）設置增益參數。例如，按增益菜單的操作方法，設置輸出增益為40dB，輸入增益為0dB，增益靈敏度為10dB/div（3）選擇所測特性曲線類型和儀器輸入阻抗。按功能區的【顯示】鍵進入顯示菜單，；按功能區的【系統】鍵按【幅頻 開/關】鍵，使“開”反亮顯示（即顯示幅頻特性曲線）進入系統菜單，按【輸入阻抗 50/高阻】鍵，使“高阻”反亮顯