基于DSP的频率特性分析仪设计

2015-06-12 09:18:04   来源:21ic   

关键字: 数字频率  数字信号  频率特性

频率特性分析仪可以对被测网络的频率特性进行快速的动态测量,得出被测网络传输特性,并将测量结果以数据或图形的形式实时显示。传统的扫频仪大多结构复杂、体积庞大、价格昂贵且操作复杂。因此,具有低成本、数字化、智能化、高性能的频率特性分析仪的需求日益扩大。一种基于DSP和DDS技术的新型数字合成扫频仪的设计被提出。

系统使用DDS技术设计高精度的扫频信号源,采用模拟检波和鉴相方法,实现幅频测量和相频测量;使用DSP作为数据处理和控制核心,完成测量控制、信号发送、数据采集和实时处理等任务;最后通过TFTLCD和VGA接口实时显示或输出测量结果,完成了一款低成本、高性能的频率特性分析仪设计。

1 频率特性分析仪的系统设计方案

频率特性分析仪主要包括扫频信号源模块、幅度和相位检测模块、数据采集模块、数据处理及控制模块、图像显示与交互接口模块,系统总体框图如图1所示。

基于DSP的频率特性分析仪设计

在系统中扫频信号源采用专用DDS器件实现,可以产生频率连续可变的正弦信号,满足系统的频率带宽及频率步进要求,同时配合外部的Ⅱ型衰减网络,实现大动态范围的连续幅度输出。幅度检测电路使用对数放大器实现,检波输出的模拟量由ADC转换为数字量,送入控制及处理电路进行数据处理;相位检测采用专用相位差检测芯片。直接将被测系统输入和输出信号的相位差转换为模拟量,经ADC转换为数字量送入控制和数据处理电路进行数据处理。

数据处理和控制电路由DSP+FPGA组成,主要完成系统主要器件的逻辑控制,数据处理,显示输出和交互接口控制,协调整个系统完成测量。显示输出及交互接口电路主要完成各种命令和数据输入和测量结果显示与输出。可输出的信号频率范围是20 Hz~150 kHz。

2 软件设计

ADI公司的VisualDSP++具有灵活的工程管理体系,为DSP处理器应用程序和项目的开发提供了一整套工具。系统中DSP软件的主要功能是协调和控制系统完成测量功能,并进行数据处理。

通过中断方式由键盘获得各种设置参数和命令,并据此进行控制扫频信号源与数据采集电路,将采集到的数据进行相应的计算处理后送到液晶和VGA显示,系统正常测试程序流程如图2所示。

基于DSP的频率特性分析仪设计

DDS控制程序包括AD9958初始化和输出通道控制,输出信号频率幅度相位控制。DDS在上电后首先进行主复位,然后依次写寄存器CSR和FR1,设置AD9958输出通道,接口模式为1位串行模式(2线),设置内部锁相环参数使系统时钟为500 MHz。

接描述文件(LDF)定义系统的配置、存储器的分配、链接器的分配,它描述了输入段到输出段及其真实物理地址的映射。在系统中由于扩展了SDRAM,将显示数据放在外部存储器SDRAM中,同时将字模和一部分程序放在外部Flash中,因此需要对上述LDF文件进行修改。

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编辑:什么鱼
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