[发明专利]一种基于比较器转换的频率特性测试方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于比较器转换的频率特性测试方法与装置。所述装置包括频率特性测量模块、信号源发生模块、MCU控制输入与显示模块；所述频率特性测量模块由两组D/A转换器及电压比较器组成。所述方法：将被测网络的输入、输出信号通过由D/A控制的比较器转化为方波，结合D/A扫幅技术测量信号峰值而得到幅频特性，经过零比较器转换并测量两个方波上升沿时间差而得到相频特性。与传统的方法扫频仪、网络分析仪相比，本发明具有电路结构简单，不需要使用高速AD转化器，且频率上限不受处理器和AD转化器的影响、低功耗、便携式、低成本等优点，可广泛用于工业设计中电路频率特性的测量。

技术领域

本发明涉及数字电路技术、信号处理及自动控制检测等交叉领域，具体涉及一种具有低成本高频宽等优点的基于比较器转换的频率特性测试方法与装置。

背景技术

传统的频率特性测量方法是在一系列规定的频率点上，逐点测量网络增益以及相位偏移，从而确定幅频特性曲线以及相位特性曲线。虽然这种方法原理简单，需要的设备也不复杂。但由于要逐点测量，操作繁琐费时，并且由于频率离散而不连续，非常容易遗漏某些特性突变点，而这些突变点常常是我们在测试和分析电路特性时非常关注的问题。专用的扫频仪，如HAD-1252等，大多只能测量幅频特性，很少有测量相频特性的功能，也不能与计算机连接导出所需的数据，给使用者带来了很多不便。而满足上述要求的全数字频率特性测试仪不仅价格非常昂贵，而且体积笨重，例如SP3060数字合成扫频仪，价格在1万以上，重量6kg，难以满足工业生产需求。

随着现代电子技术的发展，频率特性测试仪不断向小型化，数字化，智能化方向发展，基于DDS（数字频率合成）技术的扫频测量法具有更好的性能。除了可实现网络的自动测量外，还可以防止传统方法中频率点离散而遗漏细节的问题，并且得到的是被测电路的动态频率特性，更加符合实际应用。

目前市面上已有包括基于零中频正交解调（谷广华，杨万麟. 数字中频正交解调器及其FPGA实现. 移动通信, Mobile Communications, 2004年S3期），基于真有效值检测（周洋,荣军,刘顺成,向昌宏,李鹏.数字控制幅频特性测试仪的技术研究[J]. 电子技术.2013(05)）等频率特性测量的方法，本发明提出一种全新的基于比较器转换的频率特性测试方法与装置，与其它已有的方法相比，具有电路结构简单，小型化，成本低，并且可以有效地提高所测频率上限等优点。

发明内容

为了克服上述所提到的传统频率特性测试仪价格昂贵、使用不便的问题，本发明提出一种基于比较器转换的频率特性测试方法与装置，通过比较器结合D/A扫幅技术测量幅频特性，过零比较器转换测量相频特性，从而通过设备简单、低成本的方法实现频率特性的测量，并保持足够的精度，以满足广大应用的需求。

本发明的目的至少通过如下技术方案实现。

一种基于比较器转换的频率特性测试装置，其包括频率特性测量模块、信号源发生模块、MCU控制输入与显示模块；所述频率特性测量模块由两组D/A转换器及电压比较器组成，分别用于测量被测网络的输入和输出信号，电压比较器负责将所测的正弦波转化为方波，将正弦波的幅度和相位信息转换为方波的数字信息再送入MCU进行处理，D/A转换器由MCU控制，作为电压比较器的参考电压接入电压比较器的一个输入端，为了使测量频率的范围较宽，电压比较器需要采用高带宽及高压摆率的型号；所述信号源发生模块由直接数字式频率合成器DDS和功率放大器组成，DDS由MCU控制，DDS的输出经过功率放大器的放大后接入被测网络的输入端；所述MCU控制输入与显示模块包括MCU、外部输入部分及LCD显示屏，用户通过外部输入部分设置扫频范围、步进、模式选择，MCU根据设置控制DDS扫频和D/A的输出，并对电压比较器的输出进行处理，将结果显示在LCD显示屏上面。

利用所述装置的基于比较器转换的频率特性测试方法，包括如下步骤：