CN207636715U - 一种远程宽频段幅频特性测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程宽频段幅频特性测量仪，包括宽频段幅频特性测量装置、被测放大器、示波器和PC上位机，宽频段幅频特性测量装置分别与被测放大器、示波器和PC上位机连接，宽频段幅频特性测量装置输出扫频信号，扫频信号通过被测放大器后再输入宽频段幅频特性测量装置，经过宽频段幅频特性测量装置进行处理后，宽频段幅频特性测量装置将处理后得到的被测放大器的幅频特性曲线数据在示波器上和PC上位机进行显示，PC上位机还对幅频特性曲线数据进行处理、保存；被测放大器作为校准件，使用时将被测放大器替换为所需测量的电路。该测量仪可近端显示幅频特性曲线也可通过双绞线在远端显示幅频特性或与上位机无线连接在上位机上显示幅频特性。

Description

一种远程宽频段幅频特性测量仪

技术领域

本实用新型涉及幅频特性测量技术领域，具体是一种远程宽频段幅频特性测量仪。

背景技术

电子测量中，我们经常需要测量一个电路的传输特性。幅频特性是电路传输特性的一个重要指标，是一个电路性能最直观的反映。幅频特性测试仪被广泛应用于电子工程等领域，尤其是模拟和高频、射频电子线路中。传统的幅频特性测试仪体积庞大，且不便于远程测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种远程宽频段幅频特性测量仪，该测量仪体积小，可近端显示幅频特性曲线也可远端显示幅频特性或与上位机无线连接在上位机上显示幅频特性。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种远程宽频段幅频特性测量仪，包括宽频段幅频特性测量装置、被测放大器、示波器和PC上位机，宽频段幅频特性测量装置分别与被测放大器、示波器和PC上位机连接，宽频段幅频特性测量装置输出扫频信号，扫频信号通过被测放大器后再输入宽频段幅频特性测量装置，经过宽频段幅频特性测量装置进行处理后，宽频段幅频特性测量装置将处理后得到的被测放大器的幅频特性曲线数据在示波器上和PC上位机进行显示，PC上位机还对幅频特性曲线数据进行处理、保存；所述的被测放大器作为校准件，使用时将被测放大器替换为所需测量的电路。

所述的宽频段幅频特性测量装置，包括扫频信号发生器、第一衰减器、第二衰减器、混频器、本振信号发生器、带通滤波器、检波器、ARM主控制器、第一输入模块、第一显示模块、WIFI模块和示波器XY驱动电路；

ARM主控制器的信号输出端分别与扫频信号发生器、第一衰减器、第二衰减器、本振信号发生器、第一显示模块、WIFI模块和示波器XY驱动电路的信号输入端连接；ARM主控制器的信号输入端分别与第一输入模块、检波器的信号输出端连接；

示波器XY驱动电路的信号输出端与示波器连接；

扫频信号发生器的信号输出端还与第一衰减器的信号输入端连接，第一衰减器的信号输出端被测放大器的信号输入端连接；

第二衰减器的信号输入端与被测放大器的信号输出端连接；第二衰减器的信号输出端与混频器的信号输入端连接；混频器的信号输出端与带通滤波器的信号输入端连接；带通滤波器的信号输出端与检波器的信号输入端连接；本振信号发生器的信号输出端还与混频器的信号输入端连接。

所述的示波器XY驱动电路，包括FPGA模块、第一DAC、第二DAC、第一差分放大器和第二差分放大器；FPGA模块的信号输入端与ARM主控制器的信号输出端连接，信号输出端分别与第一DAC、第二DAC的信号输入端连接；第一DAC的信号输出端与第一差分放大器的信号输入端连接；第二DAC的信号输出端与第二差分放大器的信号输入端连接；第一差分放大器和第二差分放大器的信号输出端与示波器连接。

所述的被测放大器，包括放大器主控模块、第二输入模块、第二显示模块、第三衰减器、前级放大器和后级放大器；放大器主控模块的信号输出端分别与第三衰减器、第二显示模块连接，第二输入模块的信号输出端与放大器主控模块的信号输入端连接；第三衰减器的信号输入端还与前级放大器的信号输出端连接，第三衰减器的信号输出端与后级放大器的信号输入端连接。

所述的PC上位机，包括数据通信模块、数据处理模块、数据显示模块和数据存储模块，数据处理模块分别与数据通信模块、数据显示模块和数据存储模块连接，数据通信模块与宽频段幅频特性测量装置的WIFI模块的信号输出端连接。

所述的扫频信号发生器，采用AD9910芯片，该芯片为内置14位DAC的直接数字频率合成器，高达1GSPS采样速率，能够在高达400MHz的频率下生成频率捷变正弦波形。

所述的第一衰减器和第二衰减器，采用两片PE43703芯片级联，PE43703是高线性度，7位RF数字步进衰减器，在DC-6GHz频率范围内提供31.75dB的衰减范围，最小衰减步进位0.25 dB；两片PE43703芯片级联后，衰减范围可达63.5dB。

所述的混频器，采用AD831芯片，该芯片具有低失真、宽动态范围混频器，RF和LO输入的工作频率可高达500 MHz，IF输出带宽达250MHz。

所述的本振信号发生器，采用AD9910芯片。

所述的带通滤波器，为窄带晶体滤波器。

所述的检波器，采用AD8310芯片，该芯片具有超快响应、频率范围为DC-440MHz的对数放大器，在100MHz频率以下可提供–91dBV至+4dBV的动态范围。

所述的ARM主控制器，采用STM32F429芯片。

所述的WIFI模块采用ESP8266芯片，支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的TCP/IP 协议栈，支持 STA/AP/STA+AP 工作模式。

所述的第一输入模块，包括独立按键和带按键的旋转编码器。

所述的放大器主控模块，采用STM32F429芯片。

所述的前级放大器和后级放大器，采用LTC6268芯片，该芯片为轨至轨输出运放，增益带宽积为4G，可单电源+5V供电。

所述的第三衰减器，采用两片PE43703芯片级联。

所述的FPGA模块，采用EP4CE6E22C8N芯片。

所述的第一DAC和第二DAC，采用DAC902芯片，该芯片为12位高速数模转换器，更新率高达165MSPS。

所述的第一差分放大器和第二差分放大器，采用OPA690芯片，该芯片是在500MHz频率范围内单位增益稳定的电压反馈运算放大器，可+5V单电源供电。

有益效果：本实用新型提供了一种远程宽频段幅频特性测量仪，可近端显示幅频特性曲线也可通过双绞线在远端显示幅频特性或与上位机无线连接在上位机上显示幅频特性。

附图说明

图1为宽频段幅频特性测量装置的结构框图；

图2为示波器XY驱动电路的结构框图；

图3为被测放大器电路的结构框图；

图4为PC上位机的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

一种远程宽频段幅频特性测量仪，包括宽频段幅频特性测量装置、被测放大器、示波器和PC上位机，宽频段幅频特性测量装置分别与被测放大器、示波器和PC上位机连接，宽频段幅频特性测量装置输出扫频信号，扫频信号通过被测放大器后再输入宽频段幅频特性测量装置，经过宽频段幅频特性测量装置进行处理后，宽频段幅频特性测量装置将处理后得到的被测放大器的幅频特性曲线数据在示波器上和PC上位机进行显示，PC上位机还对幅频特性曲线数据进行处理、保存；所述的被测放大器作为校准件，实际使用时将被测放大器替换为所需测量的电路。

如图1所示，所述的宽频段幅频特性测量装置，包括扫频信号发生器、第一衰减器、第二衰减器、混频器、本振信号发生器、带通滤波器、检波器、ARM主控制器、第一输入模块、第一显示模块、WIFI模块和示波器XY驱动电路；

ARM主控制器的信号输出端分别与扫频信号发生器、第一衰减器、第二衰减器、本振信号发生器、第一显示模块、WIFI模块和示波器XY驱动电路的信号输入端连接；ARM主控制器的信号输入端分别与第一输入模块、检波器的信号输出端连接；

示波器XY驱动电路的信号输出端与示波器连接；

扫频信号发生器的信号输出端还与第一衰减器的信号输入端连接，第一信号衰减器的信号输出端被测放大器的信号输入端连接；

第二衰减器的信号输入端与被测放大器的信号输出端连接；第二衰减器的信号输出端与混频器的信号输入端连接；混频器的信号输出端与带通滤波器的信号输入端连接；带通滤波器的信号输出端与检波器的信号输入端连接；本振信号发生器的信号输出端还与混频器的信号输入端连接。

如图2所示，所述的示波器XY驱动电路，包括FPGA模块、第一DAC、第二DAC、第一差分放大器和第二差分放大器；FPGA模块的信号输入端与ARM主控制器的信号输出端连接，信号输出端分别与第一DAC、第二DAC的信号输入端连接；第一DAC的信号输出端与第一差分放大器的信号输入端连接；第二DAC的信号输出端与第二差分放大器的信号输入端连接；第一差分放大器和第二差分放大器的信号输出端与示波器连接。

如图3所示，所述的被测放大器，包括放大器主控模块、第二输入模块、第二显示模块、第三衰减器、前级放大器和后级放大器；放大器主控模块的信号输出端分别与第三衰减器、第二显示模块连接，第二输入模块的信号输出端与放大器主控模块的信号输入端连接；第三衰减器的信号输入端还与前级放大器的信号输出端连接，第三衰减器的信号输出端与后级放大器的信号输入端连接，后级放大器的信号输出端与宽频段幅频特性测量装置的第二衰减器的信号输入端连接。

如图4所示，所述的PC上位机，包括数据通信模块、数据处理模块、数据显示模块和数据存储模块，数据处理模块分别与数据通信模块、数据显示模块和数据存储模块连接，数据通信模块与宽频段幅频特性测量装置的WIFI模块的信号输出端连接。

所述的数据通信模块与宽频段幅频特性测量装置通信接收频率特性信息或发送控制指令。

所述的数据处理模块对接收到的频率特性信息处理并控制数据显示模块显示、保存，同时也根据用户设定参数控制数据通信模块发送控制指令。

所述的数据显示模块将处理后的数据以及其他相关信息再屏幕上显示。

所述的数据存储模块负责保存处理后的数据。

所述的扫频信号发生器，采用AD9910芯片，该芯片为内置14位DAC的直接数字频率合成器，高达1GSPS采样速率，能够在高达400MHz的频率下生成频率捷变正弦波形。

所述的第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器，采用两片PE43703芯片级联，PE43703是高线性度，7位RF数字步进衰减器，在DC-6GHz频率范围内提供31.75dB的衰减范围，最小衰减步进位0.25 dB；两片PE43703芯片级联后，衰减范围可达63.5dB。

所述的混频器，采用AD831芯片，该芯片具有低失真、宽动态范围混频器，RF和LO输入的工作频率可高达500 MHz，IF输出带宽达250MHz。

所述的本振信号发生器，采用AD9910芯片。

所述的带通滤波器，为窄带晶体滤波器。

所述的检波器，采用AD8310芯片，该芯片具有超快响应、频率范围为DC-440MHz的对数放大器，在100MHz频率以下可提供–91dBV至+4dBV的动态范围。

所述的ARM主控制器，采用STM32F429芯片。

所述的WIFI模块采用ESP8266芯片，支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的TCP/IP 协议栈，支持 STA/AP/STA+AP 工作模式。

所述的第一输入模块，包括独立按键和带按键的旋转编码器。

所述的放大器主控模块，采用STM32F429芯片。

所述的前级放大器和后级放大器，采用LTC6268芯片，该芯片为轨至轨输出运放，增益带宽积为4G，可单电源+5V供电。

所述的FPGA模块，采用EP4CE6E22C8N芯片。

所述的第一DAC和第二DAC，采用DAC902芯片，该芯片为12位高速数模转换器，更新率高达165MSPS。

所述的第一差分放大器和第二差分放大器，采用OPA690芯片，该芯片是在500MHz频率范围内单位增益稳定的电压反馈运算放大器，可+5V单电源供电。

本实施例中，以被测放大器作为被测量的电路，测量被测放大器的幅频特性曲线，具体步骤为，ARM主控制器控制扫频信号发生器产生扫频信号，扫频信号经过第一衰减器衰减后经过被测放大器放大，输出信号再由第二衰减器衰减后与本振信号发生器产生的信号混频，混频后信号经检波器检波后由ARM主控制器自带ADC进行采样、数据处理；数据经过处理后，根据第一输入模块设定，有三种工作模式：

1）ARM主控将处理后的数据发送给示波器XY驱动电路，由示波器XY驱动电路输出XY通道信号在示波器上显示被测放大器的幅频特性；

2）ARM主控将处理后的数据通过双绞线发送给远端的示波器XY驱动电路，由示波器XY驱动电路输出XY通道信号在示波器上显示被测放大器的幅频特性；

3）ARM主控将处理后的数据通过WIFI模块发送给PC上位机，由上位机显示被测放大器的幅频特性。液晶屏1显示宽频段幅频特性测量装置工作状态、参数等信息。

Claims (8)

1.一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，包括宽频段幅频特性测量装置、被测放大器、示波器和PC上位机，宽频段幅频特性测量装置分别与被测放大器、示波器和PC上位机连接，宽频段幅频特性测量装置输出扫频信号，扫频信号通过被测放大器后再输入宽频段幅频特性测量装置，经过宽频段幅频特性测量装置进行处理后，宽频段幅频特性测量装置将处理后得到的被测放大器的幅频特性曲线数据在示波器上和PC上位机进行显示，PC上位机还对幅频特性曲线数据进行处理、保存。

2.根据权利要求1所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的宽频段幅频特性测量装置，包括扫频信号发生器、第一衰减器、第二衰减器、混频器、本振信号发生器、带通滤波器、检波器、ARM主控制器、第一输入模块、第一显示模块、WIFI模块和示波器XY驱动电路；

ARM主控制器的信号输出端分别与扫频信号发生器、第一衰减器、第二衰减器、本振信号发生器、第一显示模块、WIFI模块和示波器XY驱动电路的信号输入端连接；ARM主控制器的信号输入端分别与第一输入模块、检波器的信号输出端连接；

示波器XY驱动电路的信号输出端与示波器连接；

扫频信号发生器的信号输出端还与第一衰减器的信号输入端连接，第一信号衰减器的信号输出端被测放大器的信号输入端连接；

第二衰减器的信号输入端与被测放大器的信号输出端连接；第二衰减器的信号输出端与混频器的信号输入端连接；混频器的信号输出端与带通滤波器的信号输入端连接；带通滤波器的信号输出端与检波器的信号输入端连接；本振信号发生器的信号输出端还与混频器的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的示波器XY驱动电路，包括FPGA模块、第一DAC、第二DAC、第一差分放大器和第二差分放大器；FPGA模块的信号输入端与ARM主控制器的信号输出端连接，信号输出端分别与第一DAC、第二DAC的信号输入端连接；第一DAC的信号输出端与第一差分放大器的信号输入端连接；第二DAC的信号输出端与第二差分放大器的信号输入端连接；第一差分放大器和第二差分放大器的信号输出端与示波器连接。

4.根据权利要求1所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的被测放大器，包括放大器主控模块、第二输入模块、第二显示模块、第三衰减器、前级放大器和后级放大器；放大器主控模块的信号输出端分别与第三衰减器、第二显示模块连接，第二输入模块的信号输出端与放大器主控模块的信号输入端连接；第三衰减器的信号输入端还与前级放大器的信号输出端连接，第三衰减器的信号输出端与后级放大器的信号输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的PC上位机，包括数据通信模块、数据处理模块、数据显示模块和数据存储模块，数据处理模块分别与数据通信模块、数据显示模块和数据存储模块连接，数据通信模块与宽频段幅频特性测量装置的WIFI模块的信号输出端连接。

6.根据权利要求2所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的扫频信号发生器，采用AD9910芯片；

所述的第一衰减器和第二衰减器，采用两片PE43703芯片级联；

所述的混频器，采用AD831芯片；

所述的本振信号发生器，采用AD9910芯片；

所述的带通滤波器，为窄带晶体滤波器；

所述的检波器，采用AD8310芯片；

所述的ARM主控制器，采用STM32F429芯片；

所述的WIFI模块采用ESP8266芯片；

所述的第一输入模块，包括独立按键和带按键的旋转编码器。

7.根据权利要求4所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的放大器主控模块，采用STM32F429芯片；

所述的前级放大器和后级放大器，采用LTC6268芯片；

所述的第三衰减器，采用两片PE43703芯片级联。

8.根据权利要求3所述的一种远程宽频段幅频特性测量仪，其特征在于，所述的FPGA模块，采用EP4CE6E22C8N芯片；

所述的第一DAC和第二DAC，采用DAC902芯片；

所述的第一差分放大器和第二差分放大器，采用OPA690芯片。