[实用新型]一种基于FPGA和ARM的幅频特性测试仪

说明书

本实用新型涉及一种基于FPGA和ARM的幅频特性测试仪，属于数字频率特性测量领域。该测试仪包括FPGA、D/A转换器、低通滤波器、被测网络、程控增益放大电路、A/D转换器、处理器模块和人机交互模块，其中：FPGA、D/A转换器、低通滤波器和被测网络顺序连接，FPGA、A/D转换器、程控增益放大电路和被测网络顺序连接，处理器模块和人机交互模块连接，处理器模块和FPGA双向连接。该测试仪成本低、易实现、可扩展性强，可用于学生实验。

技术领域

本实用新型涉及一种基于FPGA（现场可编程门阵列）和ARM（高级RISC处理器）的幅频特性测试仪，属于数字频率特性测量领域。

背景技术

频率特性是线性网络的重要性能指标之一。如果能够获得某一线性放大器的幅频特性，便可确定该放大器的通频带，如果输入信号的频率成分仅仅分布在该通频带内，放大器对输入信号各频率分量才可能具有相对一致的电压增益和失真相对小的群时延特性。

频率特性测试仪（俗称扫频仪）是对电路网络频域特性有效测量的主要仪器，它可以测量诸如电压放大器频率特性、各类有源或无源滤波器滤波特性、中频放大器调谐特性等。

随着数字频率合成技术及集成电路技术发展，频率特性测试仪中的分立元件趋于集成化，电路方式趋于数字化。最显著的技术改进在于扫频信号发生器，这得益于直接数字频率合成器（DDFS：Direct Digital Frequency Synthesizer）技术及其相关集成芯片的日臻完善。但因目前DDFS技术的一些局限，低成本的DDFS扫频源的最高输出频率仍然有限。

扫频频率不是很高的数字式频率特性测试仪，其主体电路多由单片机、FPGA、DDFS专用集成芯片等组合而成，加到被测网络输入端的是频率步进式的扫频信号。在单片机的控制下，在每一扫频的离散频点上，对被测网络输出电压进行峰值包络检波，检波输出电压由A/D采集，送入单片机进行增益计算。同样，在每一扫频的离散频点上，对被测网络输入、输出信号进行实时比相（鉴相），可得到被测网络的相频特性。数字式频率特性测试仪可方便地采用LCD（液晶显示屏）显示频率特性曲线以及标注的数字/符号。

实用新型内容

本实用新型提出了一种基于FPGA和ARM的幅频特性测试仪，该测试仪成本低、易实现、可扩展性强，可用于学生实验。

本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种基于FPGA和ARM的幅频特性测试仪，包括FPGA、D/A转换器、低通滤波器、被测网络、程控增益放大电路、A/D转换器、处理器模块和人机交互模块，其中：FPGA、D/A转换器、低通滤波器和被测网络顺序连接，FPGA、A/D转换器、程控增益放大电路和被测网络顺序连接，处理器模块和人机交互模块连接，处理器模块和FPGA双向连接。

所述FPGA202采用Xilinx Artix-7系列XC7A35T-1CSG324C芯片。

所述低通滤波器采用巴特沃斯滤波器。

所述程控增益放大电路采用PGA204可编程增益放大器。

所述人机交互模块包括4*4矩阵键盘和LCD12864液晶显示屏。

所述D/A转换器采用DAC900高速数模转换芯片，速率高达165MSPS，数字位宽达到10bits。

所述A/D转换器采用ADC10080高速模数转换芯片，速率高达80MSPS，数字位宽达到10bits。

所述处理器模块采用ARM-TM4C1294 Launchpad开发板。

本实用新型的有益效果如下：