數(shù)字掃頻儀中衰減電路的設(shè)計(jì)

摘要：衰減電路是掃頻儀中的重要組成部分，它的性能與精度直接影響整個(gè)儀器的測量精度。針對目前國內(nèi)的掃頻儀衰減精度不高和衰減步進(jìn)值過大等問題，分析了基于AD834模擬乘法器和DDS芯片中的數(shù)字乘法器實(shí)現(xiàn)0．1 dB步進(jìn)衰減的兩種設(shè)計(jì)方案，提出了掃頻儀中衰減器的設(shè)計(jì)方法，提高了掃頻儀的測量范圍和精度。
關(guān)鍵詞：衰減電路；掃頻儀；乘法器

0 引言
數(shù)字掃頻儀在現(xiàn)代電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)測量中應(yīng)用廣泛，它是一種專門用于測量電子設(shè)備中某些電路頻率特性的專用儀器。目前，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些數(shù)字頻率特性測試儀，通過對市面上現(xiàn)有的主要產(chǎn)品進(jìn)行使用、測試和研究，發(fā)現(xiàn)多數(shù)儀器的輸出衰減步進(jìn)值僅能達(dá)到1dB，還有一些儀器輸入部分沒有衰減電路，沒有輸入衰減電路的儀器在測試較大增益的放大電路時(shí)存在明顯的缺陷。針對以上這些問題，本文提出了數(shù)字掃頻儀中衰減電路的設(shè)計(jì)方法，給出了電路原理圖以及計(jì)算公式，并驗(yàn)證了方案的有效性和正確性。

1 衰減網(wǎng)絡(luò)的作用
由于不同被測網(wǎng)絡(luò)對其輸入信號的功率要求不同，因此利用輸出衰減電路可對測試儀輸出信號功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。而為防止被測網(wǎng)絡(luò)輸出信號過大而導(dǎo)致測試儀過載，則需用輸入衰減電路對被測信號進(jìn)行衰減。儀器中的衰減電路還可起到隔離作用，從而減小被測網(wǎng)絡(luò)與儀器信號源、被測網(wǎng)絡(luò)與幅度相位檢測電路之間的相互影響。
掃頻儀的原理圖如圖1所示。DDS掃頻信號源產(chǎn)生的掃頻信號一路送到幅度相位檢測電路作為參考基準(zhǔn)，另一路送到輸出衰減網(wǎng)絡(luò)。輸出衰減網(wǎng)絡(luò)可使掃頻信號的幅度按0．1 dB步進(jìn)進(jìn)行衰減。輸出信號經(jīng)過被測網(wǎng)絡(luò)，送到測試儀的輸入衰減網(wǎng)絡(luò)，使得被測信號符合幅度相位檢測電路的輸入要求。幅度相位檢測電路對被測網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出信號進(jìn)行模擬鑒相和檢波，然后將所得到的關(guān)于被測網(wǎng)絡(luò)頻率特性的模擬量經(jīng)ADC采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。最后，CPU處理幅度相位檢測電路中的數(shù)據(jù)時(shí)，還需要把輸出衰減以及輸入衰減的特性計(jì)算在內(nèi)。因此，衰減電路的性能與精度，直接影響整個(gè)頻率特性測試儀的測量精度，故衰減電路是在頻率特性測試儀中非常重要的一部分。

2 步進(jìn)值為0．1 db的衰減網(wǎng)絡(luò)
采用阻抗匹配型衰減器是最常用的衰減方式，此類衰減器插入損耗低，不影響系統(tǒng)的頻率特性，且制作簡單，成本較低。但在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)衰減步進(jìn)很小時(shí)，不容易找到符合要求的電阻。并且由于電阻阻值小，衰減電路精度受電阻阻值誤差的影響較大。因此，可采取壓控增益放大器實(shí)現(xiàn)小步進(jìn)值的衰減，并與采用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大步進(jìn)值衰減的方式相結(jié)合。電路結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，且成本較低。