单片机嵌入式系统应用指导及实验探索

1.任务

根据零中频正交解调原理，设计并制作一个双端口网络频率特性测试仪，包括幅频特性和相频特性，其示意图如图17-8所示。

图17-8 频率特性测试仪示意图

2.要求

（1）基本要求 制作一个正交扫频信号源。

1）频率范围为1～40MHz，频率稳定度≤10^-4；频率可设置，最小设置单位100kHz。

2）正交信号相位差误差的绝对值≤5°，幅度平衡误差的绝对值≤5%。

3）信号电压的峰-峰值≥1V，幅度平坦度≤5%。

4）可扫频输出，扫频范围及频率步进值可设置，最小步进100kHz；要求连续扫频输出，一次扫频时间≤2s。

（2）发挥部分

1）使用基本要求中完成的正交扫频信号源，制作频率特性测试仪：①输入阻抗为50Ω，输出阻抗为50Ω；②可进行点频测量；幅频测量误差的绝对值≤0.5dB，相频测量误差的绝对值≤5°；数据显示的分辨率：电压增益0.1dB，相移0.1°。

2）制作一个RLC串联谐振电路作为被测网络，如图17-9所示，其中R_i和R_o分别为频率特性测试仪的输入阻抗和输出阻抗；制作的频率特性测试仪可对其进行线性扫频测量：

图17-9 RLC串联谐振电路(https://www.xing528.com)

①要求被测网络通带中心频率为20MHz，误差的绝对值≤5%；有载品质因数为4，误差的绝对值≤5%；有载最大电压增益≥-1dB。②扫频测量制作的被测网络，显示其中心频率和-3dB带宽，频率数据显示的分辨率为100kHz。③扫频测量并显示幅频特性曲线和相频特性曲线，要求具有电压增益、相移和频率坐标刻度。

3）其他。

3.说明

1）正交扫频信号源必须自制，不能使用商业化DDS开发板或模块等成品，自制电路板上需有明显的覆铜“2013”字样。

2）要求制作的仪器留有正交信号输出测试端口，以及被测网络的输入、输出接入端口。

3）本题中，幅度平衡误差指正交两路信号幅度在同频点上的相对误差，定义为：，其中U₂≥U₁。

4）本题中，幅度平坦度指信号幅度在工作频段内的相对变化量，定义为：×100%。

5）参考图17-9，本题被测网络电压增益取：。

6）幅频特性曲线的纵坐标为电压增益（dB），相频特性曲线的纵坐标为相移（°），特性曲线的横坐标均为线性频率（Hz）。

7）发挥部分中，一次线性扫频测量完成时间≤30s。

4.评分标准

表17-6给出了简易频率特性测试仪项目的评分标准。

表17-6 简易频率特性测试仪评分标准