[实用新型]数字式频率特性测试仪

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种数字式频率特性测试仪。

背景技术：

要测量一个电路网络系统的幅频和相频特性，一般要采用频率特性测试仪，即扫频仪，模拟式扫频仪价格昂贵，体积庞大，操作复杂，给使用者带来诸多不便，已经逐渐不能满足用户的要求。数字式频率特性测试仪已经逐渐代替模拟式扫频仪成为研究和设计的方向。目前，现有技术的数字式频率特性测试仪的电路原理方框图如图1所示：它包括扫频信号输出，扫频信号输入，扫频信号输入即未经过被测电路网络的扫频信号，扫频信号输出即经过被测电路网络之后的扫频信号，两个整形放大电路，D触发器，单片机，鉴相器，与门，计数器和时钟信号输入，所述扫频信号输出与第一整形放大电路输入端连接，所述第一整形放大电路的输出端接D触发器的输入端，所述扫频信号输入与第二整形放大电路的输入端连接，所述第二整形放大电路的输入端与D触发器的CP端及鉴相器的输入端连接，所述鉴相器的输出端和时钟信号输入与与门的输入端连接，所述与门的输出端与计数器连接，所述D触发器的输出端和计数器均与单片机连接。这种数字式频率特性测试仪的工作原理为：D触发器的输入端由扫频信号输出作为输入，CP端由扫频信号输入作为输入，并且扫频信号的输入和输出接鉴相器的两个输入端，鉴相器输出得到信号的相位差信息，即为最大脉宽为0.5信号周期的方波信号，并通过计数器得到相位差值，再由D触发器则判断信号为超前还是滞后，如果D触发器Q端输出若为0，则为超前，若为1，则为滞后；若为超前状态，则说明信号延时超过了0.5个信号周期，此时，相位差值应为计数器所得到的计数值加上0.5个信号周期值，即180°，若为滞后状态，则相位差值就是计数器所得到的计数值。

这种数字式频率特性测试仪测试信号频率相同的电路网络系统的相频特性是准确的，要测量信号频率不同的电路网络时，往往所加的扫频信号频率也不同，但是这种结构的数字式频率特性测试仪外加时钟信号的固定不变性使得低频率电路网络的检测精度远远高于高频率电路网络的检测精度，导致整体相位差值测量的不稳定性，测得相位差值的精度会随着扫频信号频率的变化而变化，不能实现不同信号频率的电路网络的等精度测量。并且，由于时钟频率需要与鉴相器输出相与，因此往往需要提供的时钟频率会比扫频信号的最高频率高的多，在这种情况下，低频率电路网络下的信号，计数器记录值要高出很多，导致对计数器的要求也高很多，导致成本较高。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有的技术缺陷，提供一种能够实现不同信号频率的电路网络信号频率下的等精度测量，并且成本较低的数字式频率特性测试仪。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种数字式频率特性测试仪，它包括扫频信号输出，扫频信号输入，两个整形放大电路，D触发器，单片机，鉴相器，与门和计数器，所述扫频信号输出与第一整形放大电路输入端连接，所述第一整形放大电路的输出端接D触发器的输入端，所述扫频信号输入与第二整形放大电路的输入端连接，所述第二整形放大电路的输入端与D触发器的CP端及鉴相器的输入端连接，所述鉴相器的输出端与与门的输入端连接，所述与门的输出端与计数器连接，所述D触发器的输出端和计数器均与单片机连接，它还包括数字频率合成器，所述数字频率合成器的输入端与单片机连接，输出端与与门的输入端连接。

采用上述结构后，本实用新型具有以下优点：

用数字频率合成器(即DDS)替换了时钟信号输入作为计数信号，并且可由单片机控制DDS的输出频率，首先，单片机接收到信号输入并判断扫频信号频率，然后单片机根据扫频信号频率的大小控制DDS的输出频率的大小，最终达到在扫频过程中DDS输出的频率能够跟着扫频信号频率做扫频动作，使得每个扫频频率下的信号都有一个对应频率的计数脉冲与之相与，这样通过控制这种对应关系，使得计数器的计数值直接反应相位差的关系，在本设计中，对应关系为：DDS输出的频率为扫频信号频率的360倍。这样，相位差值就能够直接反应在计数值上，一个计数值单位就是一个度数的相位差值。由于扫频信号频率是根据被测电路网络的频率来调整的，而采用这种结构数字式频率特性测试仪，不管扫频信号的频率如何变化，其相位差值的精度都是相同的，即实现了不同信号频率的电路网络信号频率下的等精度测量，而且使得所需的计数器只需要能够计数超过180，这种计数器市场上非常普遍，成本较低，从而使数字式频率特性测试仪的成本降低。

附图说明：

附图1是现有技术数字式频率特性测试仪的电路方框图；

附图2是本实用新型数字式频率特性测试仪的电路方框图；