简易频谱分析仪的设计

42-/NUMPAGES44摘要频谱分析仪的基本功能是测量信号的幅度／频率响应,可以完成诸如频谱成分分析、失真测量、调制信号谱分析、信号衰减测量、电子组件增益测量等。其基本工作原理是，扫频本振的频率随锯齿波发生器的输出在一定范围内扫描，使不同频率的输入信号与本振混频后，依次落入分辨率带宽滤波器通带内,进一步放大、检波后加到Y放大器，亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。由于扫描电压在调制振荡器的同时,又驱动Ｘ放大器，从而可以在屏幕上显示出被子测信号的频谱。本系统是根据外差原理设计并实现的频谱分析仪。利用DDＳ芯片生成1０KHZ步进的本机振荡器，AD835做混频器实现频率的合成，通过滤波器取出各个频点（相隔10KHZ）的值，再配合放大,检波电路收集采样值，经单片机SPCE0６1A处理，最后送给示波器显示频谱。测量频率范围覆盖１-3０ＭHＺ,该系统也可以根据用户的需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅，调频和等幅波信号.关键词频谱分析，混频,滤波，外差原理ＡbｓtractSpectrｕmaｎａlyzeｒtomeaｓurethｅsignａliｓthｅbａsicfｕnctionoｆtheampｌitude/frequencｙrｅsponｓｅｃanbｅfiｎisｈedsuchaｓspectrumcomｐoｓiｔioｎanalｙsｉs,disｔｏrtｉｏｎmeasuｒinｇ，modulaｔｉonｓignａlspectrｕmanalｙsｉs，sｉgnalaｔteｎuａtioｎｍｅaｓure,electronｉcｃoｍｐonentgainｍeａsuｒｅmenｔs．Baｓｉcwｏｒkｉｎgprinciｐｌeis，sweeｐｆrequenｃｙthisｔhｅvibrａtｉonofthefreｑｕencywiththeoutpuｔofsａwtooｔhwａｖegeneｒatorｉnａｃeｒtainraｎgeｏfdifferenｔfrequｅnｃyｓcanｎinｇ，maｋｅtｈｅｉnputsignalａndtheresｏｎancefrｅquenｃymixing,ordinaｌfaｌlｗithiｎbaｎｄpasｓfilｔeｒbandwidthｒeｓoｌuｔion，fuｒｔｈeramplｉｆication,ａｆｔeｒdeｔeｃtionoｆamｐlｉｆｉer，highlightsadｄedtoYｉnscｒeeｎisproportionaｌｔotｈeｖertiｃalmigrａtioｎofthｅaｍｐｌituｄefrequencycomponents.Duｅtoscanvｏltageinmodulaｔioｎoscｉlｌatｏｒ，andmｅanｗhｉle，ｔhuｓｃａndriveＸampｌｉｆieriｓsｈoｗｎonthescｒeeｎinthespectrumｏｆthemeasｕredsignalquiｌt。Thispaｐeｒadoｐtsｈeｔeｒodｙnepriｎｃiｐleｄesiｇnandrealizeｔhesｐeｃtｒuｍａnalyzer。Ｕse１0KHZＤDScｈiｐgｅnerａtionsteｐofｔｈismａｃhineoscｉlｌatｏrs，ＡＤ83５ｄomｉxeｒs,tｈｒougｈthｅfｉｌteｒreｍoveeachfrｅquency（10KHＺ）ｖaluｅapａrt，coupｌedwithａmplifier,detectiｏnｃirｃuitｔoｃｏlｌｅｃtsampｌｅsvａlｕesofｓuｎｐｌｕｓＳPCE061AｐrocessiｎgbyMＣU，fｉnａlｌysenｄosciｌlｏｓｃoｐedisplayspectrum.Ｍeaｓurefreqｕencyｒａｎgｅｃoveｒs1—30MＨＺａｃｃordiｎgtoｕserｎｅedtosettheｄiｓｐｌａyspｅｃｔrumofｃenｔerfreqｕenｃｙaｎdbandｗidtｈ，stｉｌlｃanｉdentｉfyam,ＦＭandaｍplitudewaveｓignａｌ.KEYWOＲDSSpectｒalaｎalyｓis，ｍixiｎｇ,smoothing，hetｅｒodyneprinciple目录ＴOＣ\o"1－4"\h\u摘要 PAＧEＲＥF_Toｃ39０185069＼hIAｂｓtrａcｔ ＰAGEREF_Toｃ３90１850７０\hII1绪论 PAGＥREF_Toc390185071＼h－１-1.１频谱分析仪的简介ﻩPAＧEＲEF_Toｃ３９01８507２\h-1-1.2总体设计方案比较ﻩPAGEREＦ_Tｏc39018５07３＼ｈ-2-1.３底层电路方案比较与选择ﻩＰAGERＥF_Ｔoc3901850７4\h－２—1.3.１本机振荡电路 PAGＥRＥＦ_Toc３90１85075\h－2-１。3.2混频电路 PAGEREF_Ｔoｃ390185076\ｈ-3－1．3。３滤波电路ﻩPAGEREF_Tｏｃ3901850７7\h-3-1。3.4检波电路 PAＧEＲEF_Toｃ39０185078＼ｈ—3-1。3.5扫频发生器电路ﻩPAGEREF＿Tｏｃ39018５07９＼h—4—１．4本课题研究的意义 PAGEREF＿Tｏc39018５０8０\h—４－1。５本课题设计思路ﻩPAＧEＲEF_Toc390185081＼h－４-2频谱分析仪的硬件设计ﻩPAＧERＥF_Toc３９01８5082\h-6-2.1频谱分析仪的整体结构ﻩPAGEREＦ_Toc39０185083\ｈ-6—2。2频谱分析仪的各模块电路设计 PAＧEREF_Ｔoc390185084＼h—7—2.２.1本机振荡器模块ﻩPＡＧEＲEＦ_Toｃ390185０85\ｈ－７-2．２。2混频器模块ﻩＰＡGEREF_Toc390１８5086\h－９-2。2.3放大器模块ﻩPＡGＥREF_Toｃ３９0１8５０８7＼h-９-2.2．４滤波器模块ﻩPAGERＥF_Toc39０1850８８\h—10－2。2.５检波器模块ﻩPAGERＥF_Toc3９０1８5０８９\ｈ—12—2.２.6扫频发生器模块 —13—2。２。7电源保护模块ﻩPＡGＥRＥＦ_Ｔoc3901850９１\ｈ-１6－3软件设计ﻩＰＡGEＲEF_Toｃ3901850９２\h－18-3．１软件设计要求 PＡGEREF_Ｔoc3９01８5093\h-１8－３．2主程序的软件设计ﻩＰAＧEREＦ_Ｔoｃ390１8509４\h－19－4系统调试与指标测试ﻩPAＧEＲＥF_Toｃ3９０18509５\h－20－４．1硬件调试 PAＧＥREF_Toc３９0185０96\h—２0—４.2软件调试 ３90185097\h—20-4.３软硬联合调试 ＰAＧEREF＿Toｃ39018509８\h-20—4。4指标测试 PAGＥREＦ_Toc390185０99\h-20－４.4。1仪器测试 PAGＥＲEF_Tｏc３９0185１0０\h—20-4。４．2指标测试 PAGEＲEF_Toc３90185101\h－20-结论 PAGＥREF_Toc3９０185102＼h－2３—致谢 PＡＧERＥF＿Toｃ390185103\h－24-参考文献 ＰAGEREF＿Tｏｃ3９018５10４＼h－25—附录 PAＧERＥF_Toc3９0185105\h－26－１绪论1。1频谱分析仪的简介频谱分析仪是对无线电信号进行测量的必备手段，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具,在各种振动、噪声、电声、发动机、建筑、生物、医学等领域也起着重要作用。因此,频谱分析仪的应用十分广泛，被称为工程师的射频万用表。频谱仪被誉为射频领域的示波器,现代频谱仪不仅具有传统的频谱分析功能，而且通过扩展选件,可以集成功率计、频率计、标量/矢量网络分析仪、信号分析、通信测试仪等众多仪器的主要功能，堪称射频测试的集大成者，拥有一台高性能频谱仪，即可完成大部分射频测试、信号分析功能。现代实时频谱仪的出现,进一步将频谱仪的应用领域扩展到快速变化的瞬态信号测试、实时带宽信号分析中.传统的频谱分析仪的前端电路是一定带宽内可调谐的接收机，输入信号经变频器变频后由低通滤器输出,滤波输出作为垂直分量，频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图，就是输入信号的频谱图.由于变频器可以达到很宽的频率，例如30Hz－30GHｚ，与外部混频器配合,可扩展到100GＨz以上,频谱分析仪是频率覆盖最宽的测量仪器之一。无论测量连续信号或调制信号，频谱分析仪都是很理想的测量工具。但是，传统的频谱分析仪也有明显的缺点，它只能测量频率的幅度,缺少相位信息，因此属于标量仪器而不是矢量仪器。基于快速傅里叶变换（FFT）的现代频谱分析仪，通过傅里叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的结果.这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟／数字转换器（ＡＤC）对输入信号取样,再经FＦＴ处理后获得频谱分布图。在这种频谱分析仪中,为获得良好的仪器线性度和高分辨率，对信号进行数据采集时ADC的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍，亦即频率上限是1０0MHｚ的实时频谱分析仪需要ADＣ有200ＭＳ／S的取样率。目前半导体工艺水平可制成分辨率8位和取样率4GS/S的ＡＤＣ或者分辨率12位和取样率800ＭS/S的ADC，亦即，原理上仪器可达到２GHｚ的带宽,为了扩展频率上限，可在ADＣ前端增加下变频器,本振采用数字调谐振荡器。这种混合式的频谱分析仪可扩展到几GHz以下的频段使用。FＦT的性能用取样点数和取样率来表征，例如用100ＫS/S的取样率对输入信号取样1024点,则最高输入频率是５0KHz和分辨率是５0Hz。如果取样点数为2048点，则分辨率提高到25Hz.由此可知，最高输人频率取决于取样率，分辨率取决于取样点数.FＦT运算时间与取样,点数成对数关系，频谱分析仪需要高频率、高分辨率和高速运算时，要选用高速的FFT硬件，或者相应的数字信号处理器(ＤSP）芯片.例如,１０MHz输入频率的1024点的运算时间８０μs,而1０KHz的1024点的运算时间变为64ms，1KHｚ的１024点的运算时间增加至640ｍs.当运算时间超过２０0mｓ时，屏幕的反应变慢,不适于眼睛的观察,补救办法是减少取样点数，使运算时间降低至200ms以下.１.2总体设计方案比较方案一：FＦT法.这种频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器（ＡDC)对输入信号取样，再经FFＴ处理后获得频谱分布图。它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。为获得良好的仪器线性度和高分辨率，ADC的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍。FFT运算时间与取样点数成对数关系，频谱分析仪需要高频率、高分辨率和高速运算时，要选用高速的ＦFT硬件,或者相应的数字信号处理器（ＤSＰ)芯片。可见这种方法的优点是硬件电路简单，主要依靠软件运算,可以提高分辨率。其缺点是频率越高,对ADC和DSP芯片的速度要求越高,相应价格也越昂贵。方案二：分段FＦT.这种方法将输入信号分段,逐段进行FＦT的处理，这样分段取样降低了对ADC和FFT硬件的速度要求,又可以在相对窄的频段内得到更高的频谱分辨率.但是这种方法在软件和硬件的设计和测试上显然要复杂很多，尤其是在1Ｍ—30MHｚ如此宽的频段范围内。方案三：扫频法.这种频谱分析仪采用外差原理,由本机振荡器产生一定步进频率的信号与输入信号相乘,然后由适当的滤波器将差频分量滤出以代表相应频点的幅度。本机振荡信号可以达到很宽的频率，与外部混频器配合，可扩展到很高频率。这种方法的突出优点是扫频范围大，硬件成本低廉,但这种方法对硬件电路要求较高，各模块性能都需要精心设计,且连接在一起整体调试时有一定难度。而且它只适于测量稳态信号的频率幅度，但获得测量结果要花费较长的时间。根据实际条件和成本上的考虑，在满足题目要求的前提下，我们选择方案三来实现频谱分析仪的总体设计。1。3底层电路方案比较与选择底层电路方案设计包括本机振荡模块，混频模块,扫频模块，滤波模块和检波模块方案设计.1。3．1本机振荡电路方案一：采用ＤＤS信号发生器来产生本征频率.其实现方法是：利用单片机波表到FPGA的RAM中，然后将波表数据输出到D/A中，通过D/A转换而得到.该方法实现简单，只需要一片DA芯片就可以了，但由于此方法只能产生频率较低的正弦波，对题目中所要求的１ＭHz-30MHｚ频率范围的正弦波产生比较困难,因此舍弃该方法。方案二：采用锁相环的频率合成技术实现通过改变程序分频器的分频比可以获得频率稳定度等同与晶振的输出信号,基于锁相环的窄带跟踪特性，可以较好的选择所需频率信号，抑制杂散分量。但由于锁相环本身是个惰性环节,频率转换时间较长,同时受ＶCO可变频率范围的影响,频带不能做的很宽。方案三:采用ＡD985０来产生本征频率正弦波。AD98５0是AD公司最新推出的采用先进CMOS技术生产的具有高集成度的直接数字合成器,内置32位频率累加器、10bｉt高速DＡC、高速比较器和可软件选通的时钟6倍频电路。外接参考频率源时,AD9８5０可以产生频谱纯净、频率和相位都可控且稳定度非常高的正弦波，可以直接作为信号源。由于要产生的正弦波信号要稳定度高、相位稳定、频带较宽,且目前有可用的ＡD9850模块可用，因此采用方案三。1．3。2混频电路方案一:采用三极管电路实现信号的混频。由于在该方案中用到了分立元件三极管，电路中容易产生非线性失真,同时，相对于数字电路来说，该电路性能也不是很稳定。方案二：采用模拟乘法器芯片ＡD835实现信号的混频。AD8３5是电压输出的模拟乘法器，其基本功能是实现W=XY＋Ｚ.该乘法器芯片可以实现250MＨz范围内信号的混频。根据以上的分析可知,由ＡD8３５实现的混频器电路性能要优于采用三极管实现的混频器电路，因此，采用方案二实现电路.1。3．3滤波电路方案一：直接采用RＣ电路实现窄带滤波器功能。即直接将R和C接成低通加高通或带通的形式。由于窄带滤波器的带宽非常窄,且频率范围非常高，因此要实现电路的功能，电路的阶数要很高,电路相对比较繁琐。方案二：采用运放加分立元件组成的有源滤波电路或者单片集成滤波器。这类滤波器仅适用于低频范围，且Q值不高，带外衰减很小.方案三:采用声表面滤波器。这种滤波器工作频率和相对带宽都较宽，但是其带内衰减比较大，一般不低于15ｄＢ,市场上也难于购买。方案四：采用ＭAX2978阶圆型(Elｌｉptｉc）滤波器，它的滚降速度快,从通频带到阻带的过渡带可以做的很窄。在椭圆型滤波器中，第一个传输零点后输出将随频率的变高而增大,直到第二个零点处。这样重复就会使频率响应呈现波浪形，阻带从fS算起，高于频率fS处的增益不会超过fＳ处的增益。在椭圆型滤波中，通频带内的增益存在一定范围的波动。椭圆型滤波器的一个重要参数就是过渡比。过渡比定义为阻带频率ｆS与拐角频率（有时也等同为截止频率）由时钟频率确定.时钟既可以是外接的时钟，也可以是自己的内部时钟。使用内部时钟时只需外接一个定时用的电容既可.综上所诉，本设计采用方案四即椭圆滤波器作为滤波电路。１．3.４检波电路方案一：利用二极管和电容即可构成一个简单的检测电路。这种方法在输入信号幅度比较大的情况下，输入电压峰—峰值和输出电压呈线性关系，但若输入信号幅度较小则变成非线性关系，测量数据不准确。方案二：利用二极管和运放构成检波电路来测量电压峰峰值。由于运放的存在,该方法很难在高频环境下使用.方案三：为了提高检波精度，选择MＸ６36作为检波电路,它的外围电路只有一个电容值这个电容的选择很重要,它决定了检波的精度和稳定时间。大电容检测精度高，放电时间长;小电容会加大检波电路的输出电压的波纹，是检测精度下降。为了平衡DDＳ的扫频速度和数据采集精度的问题，我们选择了0。１uF,经过检测的效果比较理想.综上所述并考虑到实际情况，故本系统采用方案三。1．3。5扫频发生器电路方案一：采用ＦPＧA为核心的直接数字合成技术.考虑到所需最高频率45．7MHＺ，导致对后级D／A芯片的速度有很高要求，这样芯片很难购得。方案二:采用SPCE061A单片机，其特点是系统结构简单、成本低，使用方便,使用价值高。综上所述，本系统采用方案二。1。４本课题研究的意义从事通信工程的技术人员，在很多时候需要对信号进行分析，针对不同观察域，分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪观察信号。示波器只能观察信号的幅度、周期和频率；但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波、杂波、噪声、干扰和失真,而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量。早期的信号观察，主要依赖示波器在时域内观察信号;傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成的,但应用示波器无法观察到频域内信息，只能在时域内观察;应用频域测量，就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况.本文采用外差原理设计并实现频谱分析仪。利用DＤS芯片生成10ＫHＺ步进的本机振荡器，AD835做混频器，通过滤波器取出各个频点(相隔10ＫＨZ）的值,再配合放大，检波电路收集采样值，经凌阳单片机SPＣE061A处理，最后送示波器显示频谱。测量频率范围覆盖１—３０MHＺ，可根据用户需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅,调频和等幅波信号。１。５本课题设计思路本文以简易的频谱分析仪为研究内容，对国内外现状进行详细的了解后，结合自己所学知识，以SPCE06１Ａ为内核，搭建一个简易的频谱分析仪。这个频谱分析仪测量频率范围覆盖1—3０MＨZ,可根据用户需要设定显示频谱的中心频率和带宽,还可以识别调幅，调频和等幅波信号。在设计研制过程中主要解决以下几个问题：(1）混频器的设计：混频器AD8３５可以实现２50ＭＨZ带宽内的混频,这对于我们的实验完全满足要求。而且其输出幅度在不同频率值时相对稳定，外围电路也相对简单，不需要进行复杂的调零调试.AＤ８35对小信号的处理精度较高,不易输出新的频率分量，所以我们利用AD603将ＤDS输出的信号适当衰减，将输入小信号适当放大，再送入乘法器，以获得最好的相乘效果.(2）滤波器的设计：本设计要求频谱分辨力为10KHZ，所以每个扫频点的间隔为10KＨZ。以此频点作为中心，左右各５KHZ范围之内为有效值，所以滤波器需要５ＫHZ的带宽。ＭAＸ29７为8阶开关电容滤波器，可以实现截止频率0。1—５0KHＺ的可调，很容易满足题目的要求。其带内增益平坦,带外衰减速度很快。（3)本机振荡器的设计：本机振荡器要求产生１0ＫＨＺ的步进信号，本系统采用DDS集成芯片ＡD9850。ＡD９850是高稳定度的直接数字频率合成器件，内部包含有输入寄存器、数据寄存器、数字合成器、10位高速D／A转换器和高速比较器。AD9８50高速直接数字合成器根据设定的3２位频率控制字和５位相移控制字,在外接1２5MＨＺ晶振时，可产生高达４0MＨZ的正弦波信号.（４）扫频发生器的设计：采用ＳPCE0６１A单片机，其特点是系统结构简单、成本低,使用方便，使用价值高.２频谱分析仪的硬件设计2．１频谱分析仪的整体结构本系统采用外差原理设计并实现频谱分析仪。利用DDS芯片生成10ＫHZ步进的本机振荡器,AD８3５做混频器，通过滤波器取出各个频点(相隔10ＫHZ）的值，再配合放大，检波电路收集采样值,经单片机SPCE061A处理，最后送示波器显示频谱.测量频率范围覆盖1-３0MHZ，可根据用户需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅,调频和等幅波信号。整体结构如图2。1所示。放大AD603有效值检波器放大AD603有效值检波器MX636滤波器MAX297放大器OP07混频器AD835ｆi示波器显示MCUSPCE0610AAD603示波器显示MCUSPCE0610AAD603衰减AD9850本振信号键盘及键盘及显示电路图2.1简易频谱分析仪的整体框图系统的整体工作流程如下：系统采用ＤＤS芯片AD9850产生本机振荡信号，通过单片机控制对其不断写入命令字产生频率可变的正弦扫频本振信号.由于DＤS输出信号随着频率增加幅度减小，通过放大器OP07使输出信号幅度维持基本不变。乘法器ＡD835与输入信号相乘，实现在频域上的谱线搬移,将输入信号的频域谱线搬移到滤波器的通带内。滤波后信号通过有效值检波器MX636检测其幅值，并将此幅值通过单片机进行数据处理后输出作为对应频率的功率。通过不断改变扫频信号的频率，就可以把输入信号的各个不同频率处的谱线都搬移到通带内检测出来，通过单片机处理后输出到液晶显示器，显示出输入信号的稳定频谱。2.2频谱分析仪的各模块电路设计简易的频谱分析仪包括本机振荡器、混频器、放大器、滤波器、检波器、扫频发生器及电源保护七大模块,下面将一一介绍这七大部分硬件电路设计。2。2。1本机振荡器模块本机振荡器要求产生10ＫHZ的步进信号,本系统采用ＤＤＳ集成芯片AD９８５0.ＡD985０是高稳定度的直接数字频率合成器件，内部包含有输入寄存器、数据寄存器、数字合成器、10位高速Ｄ／A转换器和高速比较器。AD9850高速直接数字合成器根据设定的３２位频率控制字和5位相移控制字，在外接125MＨZ晶振时,可产生高达4０MHＺ的正弦波信号。根据说明书的电路制作了DＤＳ集成板。实际测试DDS芯片所产生的信号波形(10MHZ）较好,幅度随着频率的升高而略有下降，为了满足AD835小信号混频性能，后接AD603加以衰减。在软件控制上,由于方案要求本振信号以１0KHZ频率步进增加,所以对ＡD9８５０频率\,ｇ调制字改变也应是快速的。AD9850调制字的装入可以采用异步串行接口ＵART,同时兼顾到单片机ＩO口得分配和对调制字装入速度的要求，将系统时钟改成最大值49MHZ,以加快扫描和扫描速度.2．2.1。1AD９８50的工作原理及内部结构AＤ985０内含可编程DＤS系统和高速比较器,可实现全数字编程控制的频率合成。可编程DDS系统的核心是相位累加器,由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为24～32。每来一个外部参考时钟,相位寄存器便以步长M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上.正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0°～360°范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号,然后驱动DＡC输出模拟量。相位寄存器每过2N/M个外部参考时钟后返回到初始状态一次,相应地正弦查询表每经过一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS系统输出一个正弦波。输出的正弦波频率fout=Ｍ*fc／2的Ｎ次方,fc为外部参考时钟频率。AＤ９8５０采用3２位的相位累加器将信号截断成１４位输入到正弦查询表，查询表的输出再被截断成１０位后输入到DAC,DAＣ再输出两个互补的电流。DAC满量程输出电流通过一个外接电阻RSＥT调节，典型值3。９千欧。将DAＣ的输出经低通滤波后接到AD9８50内部的高速比较器上即可直接输出方波。而且在125MHz的时钟下，32位频率控制字可使AD9８5０输出频率分辨率达0。0291Ｈz。AD7755是一个２４脚芯片，内部结构框图如图2.2所示，从图中可以看出,ＡＤ77５５由模数转换电路AＤC和信号处理电路两部分组成.ＡＤC部分包括两个采样速率达900KHz的16位二阶ADＣ、增益可编程放大器(ＰGA)。基准电压源等模拟电路。两个1６位ADＣ分别对负载电流和负载电压信号进行模数转换。图２．２为AＤ9850的组成原理.LPFDACﻩ正弦波LPFDAC微控制器相位控制字微控制器相位控制字相位累加器相位累加器比较器正弦查询表累加器ﻩ方波比较器正弦查询表累加器ﻩ相位寄存器累加器频率控制字 相位寄存器累加器频率控制字图2．2AD９850组成原理AD９85０采用CMOS工艺，其功耗在３.3V左右。供电时仅为１5５MW，扩展工业级温度范围为-40～80度,采用2８SＳOP表面封装形式.ＡD9850的引脚排列如图2.３图２。3AD9８50引脚排列图图2.３AD9８5０引脚图2。2.１.２AD９850的控制字与控制时序AＤ９８５０有40位控制字，32位用于频率控制，5位用于相位控制，１位用于电源休眠（Ｐowerdｏｗn）控制,２位用于选择工作方式。这４0位控制字可通过并行或串行方式输入到AD９850。在并行装入方式中,通过８位总线D0—D7将数据输入到寄存器，在W—CＬK的上升沿装入8位数据，并把指针指向下一个输入寄存器,在重复5次之后再在FQ－UD上升沿把40位数据从输入寄存器装入到频率/相位数据寄存器（更新DDS输出频率和相位）,同时把地址指针复位到第一个输入寄存器。ＡD9８50的复位（ＲＥSEＴ）信号为高电平有效，且脉冲宽度不小于5个参考时钟周期。AD９85０的参考时钟频率一般远高于单片机的时钟频率，因此ＡD９850的复位（RESET）端可与单片机的复位端直接相连。２.2。2混频器模块乘法器AD8３5可以实现250MＨZ带宽内的混频，这对于我们的设计完全满足要求。而且其输出幅度在不同频率值时相对稳定,外围电路也相对简单，不需要进行复杂的调零调试，只需要对Z输入的直流信号进行相对调整即可.其基本原理如图2。4所示.其中W=Ｘ*Y+Z.图2.４基本原理框图AＤ８35对小信号的处理精度较高，不易输出新的频率分量,所以我们利用AＤ60３将DDS输出信号适当衰减，将输入小信号适当放大,再送入乘法器，以获得最好的相乘效果。在实际测试过程中,我们发现乘法器的输出信号幅度会随信号频率的升高而略有增加，很好弥补了ＤDS集成芯片AD980５输出信号的幅度随着频率的增加而小幅度降低的缺陷。AD６03正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。它是美国ADI公司的专利产品,是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放,如增益用分贝表示,则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围,增益在—11～＋30dB时的带宽为90Mhz，增益在+９～+４1ｄＢ时具有９ＭHz带宽，改变管脚间的连接电阻,可使增益处在上述范围内.该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、Ａ/D转换量程扩展和信号测量系统。2。２.3放大器模块OP０7芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP0７具有非常低的输入失调电压（对于OＰ07Ａ最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低(ＯP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300Ｖ/mV)的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得ＯP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。图2。5OP0７管脚图其特点是：◆超低偏移：150μV最大。低输入偏置电流：1.8nＡ。◆低失调电压漂移：0。5μＶ/℃.◆3最大高电源电压范围:±3V至±22V.◆1和8为偏置平衡（调零端）,2为反向输入端。◆3为正向输入端,4接地。◆5空脚，6为输出，7接电源+。图2.6典型低频噪声放大电路2。2。4滤波器模块ﻩ本设计要求频谱分辨力为１0KHＺ，所以每个扫频点的间隔为1０KHＺ。以此频点作为中心,左右各5ＫHZ范围之内为有效值，所以滤波器需要5ＫＨZ的带宽。MAX297为8阶开关电容滤波器,可以实现截止频率0.１—50KＨZ的可调，很容易满足题目的要求.其带内增益平坦,带外衰减速度很快。MAX2９7的１管脚的CLK信号可以外接一个电容实现截止频率的选择:这样可以根据MAX２９7的截止频率和CLK的比值为１:５0的关系确定截止频率fc,经过实际测试选择120pＦ可以实现5KHＺ的截频,满足题目的频谱分辨力要求.如图２．7所示。图2．７由MAX29７所组成的截止频率为5KHZ的LPＦ（1）MAX297的功能特点MAX2９３/294/２９７为8阶圆型(Elliptic）滤波器，它的滚降速度快,从通频带到阻带的过渡带可以作得很窄。在椭圆型滤波器中，第一个传输零点后输出将随频率的变高而增大，直到第二个零点处.这样几番重复就使阻事宾频响呈现波浪形，阻带从fS起算起，高于频率ｆＳ处的增益不会超过fＳ处的增益.在椭圆型滤波中，通频带内的增益存在一定范围的波动。椭圆型滤波器的一个重要参数就是过渡比。过渡比定义为阻带频率fＳ与拐角频率（有时也等同为截止频率）由时钟频率确定。时钟既可以是外接的时钟，也可以是自己的内部时钟。使用内部时钟时只需外接一个定时用的电容既可.在MAX29Ｘ系列滤波器集成电路中，除了滤波器电路外还有一个独立的运算放大器。用这个运算放大器可以组成配合ＭＡX２９X系列滤波器使用后的滤波、反混滤波等连续时间低通滤波器。下面归纳一下它们的特点:

◆全部为8阶低通滤波器。MＡＸ2９１／MAX295为巴特沃思滤波器;MAX29２/29６为贝塞尔滤波器；MAＸ29３／29４/297为椭圆滤波器。◆通过调整时钟,截止频率的调整范围为:０。1Hz~２５kＨz（ＭAX２91／29２／293*294）;0。1Hz~kＨz（ＭAＸ295/2９６/2９7）。◆既可用外部时钟也可用内部时钟作为截止频率的控制时钟。ﻫ◆时钟频率和截止频率的比率：1０∶1（ＭAＸ２９1/29２/29３/294);５0∶1（MAX2９5/２9６/29７)。◆既可用单＋５V电源供电也可用±5V双电源供电。◆有一个独立的运算放大器可用于其它应用目的.◆8-pinDＩP、8—pinＳO和宽SO—16多种封装.(2)ＭAＸ２97独立运算放大器的用法MAX29X中都设计有一个独立的运算放大器，这个放大器和滤波器的实现无直接关系，用这个放大器可组成一个一阶和二阶滤波器,用于实现MAX29X之前的反混叠滤波功能鄞MAＸ2９Ｘ之后的时钟噪声抑制功能。这个运算放大器的反相端已在内部和GNＤ相连。图2.8是用该独立运放组成的2阶低通滤波器的电路，它的拐角频率为１0kHｚ，输入阻抗为２2Ω,可满足MAX29X形状电容滤波器的最小负载要求（MAＸ29X的输出负载要求不小于2０kΩ）可以通过改变R１、R2、R3、Ｃ1、C2的元件值改变拐角频率。图2．82阶低通滤波器电路连接图２.2．5检波器模块为了提高检波精度，选择MX６36作为检波电路,它的外围电路只有一个电容值(见图2.９)。这个电容的选择很重要，它决定了检波的精度和稳定时间。大电容检测精度高,放电时间长;小电容会加大检波电路的输出电压的波纹，是检测精度下降。为了平衡DＤS的扫频速度和数据采集精度的问题，我们选择了０.1ｕF，效果经过检测比较理想.图2。９MX检波电路原理图2.2.６扫频发生器模块本设计的扫频发生器采用SPCE０61A单片机,其特点是系统结构简单、成本低，使用方便，使用价值高.其基本性能如下：◆可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等几种周期信号；◆可以用键盘编辑生成正弦波、方波、三角波这三种信号的线性组合.◆增加外部存储器可以方便的是现信号存储功能,即有记忆功能系统可以实现的功能◆信号存储功能可存储掉电前用户编辑的信号和设置;◆可实现用键盘编辑产生任意信号.（2)SPCＥ061A简介：SPＣ06１A是继µ'ｎSＰ™系列产品ＳＰCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE0６１A里只内嵌32K字的闪存（FLASH）.较高的处理速度使µ’ｎSP™能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE5００A相比，以µ'nSP™为核心的SＰCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。ＳPCE0６1Ａ在2.６Ｖ～3.6V工作电压范围内的工作速度范围为0．３２MHｚ～49.１52MHｚ，较高的工作速度使其应用领域更加拓宽.SＰＣE06１A是数字声音和语音识别产品的一种最经济的应用。SPCＥ061A结构图如2.1０所示.图２．1０ＳPCE０６1A结构图(3)SPＣE０61A性能：◆16位μｓ1８'ｎSP™s18微处理器；工作电压：ＶＤD为2．6～3．6Ｖ(ｃpu),VDDH为VＤD◆CPU时钟：0．32MHz~49。152MHz;◆内置2K字ＳRＡM;内置32Ｋ闪存ROM；◆可编程音频处理；晶体振荡器；◆系统处于备用状态下（时钟处于停止状态）,1８A；◆2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值）；2个１0位DAＣ（数—模转换）输出通道;◆32位通用可编程输入/输出端口;14个中断源可来自定时器A/B,时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；◆7通道１0位电压模—数转换器（ＡDC)和单通道声音模—数转换器;◆声音模－数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能;（４）SPCE061A系统时钟：系统时钟的信号源为PLL振荡器。系统时钟频率(Ｆosc)和ＣPU时钟频率（CＰUCＬK)可通过对P_ＳystｅmClocｋ（写)(＄70１3H)单元编程来控制.默认的Fosc、ＣPUCＬK分别为24.576MHｚ和Fｏsc/8。用户可以通过对P_SysｔeｍClｏck单元编程完成对系统时钟和ＣPU时钟频率的定义.当系统被唤醒后最初时刻的CPUCLK频率亦为Ｆosc/８，随后逐渐被调整到用户设定的CPＵCLK频率。这样，可避免系统在唤醒初始时刻读ＲＯM出现错误。(５)SＰCＥ06１A中断:ＳＰCE061Ａ具有两种中断方式：快速中断请求FIQ（FastInteｒrupｔReｑｕest)中断和中断请求IRQ（IｎteｒrupｔRequeｓt）中断。中断控制器可处理3种FIＱ中断和14种ＩRQ中断，以及一个由指令BREAK控制的软中断.相比之下,FIＱ中断的优先级较高而IRQ中断的优先级较低。也就是说,FIQ中断可以中断IRＱ中断服务子程序的执行,而CPＵ执行相应的FIQ中断服务子程序的过程不能被任何中断源的中断请求中断。SPＣE０61A输入输出口：输入输出端口是系统与其它设备进行数据交换的接口。SＰCE０61A具有两个可编程输入输出端口：A口和B口。A口既是具有可编程唤醒功能的普通I/Ｏ口，又可与ADC的多路LＩNE_ＩＮ输入共用（IOA［6～０］与LINE_IＮ［1~7］共用；B口除了具有普通I/O口的功能外,在特定的管脚上还可以完成一些特殊的功能.尽管数据能通过数据端口P＿IOX_Ｄata和数据缓冲器端口P_IOX_Ｂuｆfｅr写入相同的数据寄存器,但从这两个端口读出的数据却来自不同的位置；从后者读出的仍是数据寄存器里的数据，而从前者读出的是I／O管脚上的电平状态.IOA［7～0］口为键唤醒源，通过读P＿ＩＯＡ_Latch单元来锁存ＩＯA[7~0］端口的电平状态,从而可激活其唤醒功能。当ＩOA［7～0]口的状态和锁存时的状态不一致时,会触发系统由节电的睡眠工作模式切换到唤醒模式。(7）ＳPCE0６1A定时器/计数器:SPCＥ06１A提供了两个16位的定时器/计数器：TimerA和TimerＢ。ＴiｍerA为通用计数器；TimerB为多功能计数器。TimｅrA的时钟源由时钟源A和时钟源B进行“与”操作而形成;ＴｉmeｒB的时钟源仅为时钟源A.定时器发生溢出后会产生一个溢出信号（TＡOUT/ＴBOUＴ）。一方面,它会作为定时器中断信号传输给CPU中断系统；另一方面,它又会作为４位计数器计数的时钟源信号，输出一个具有4位可调的脉宽调制占空比输出信号ＡＰWMO或BPWＭO(分别从IOＢ８和IＯB9输出），用来控制马达或其它一些设备的速度.此外,定时器溢出信号还可以用于触发ADC输入的自动转换过程和DAC输出的数据锁存。向定时器的P_TimerＡ_Data(读／写)（＄70０AＨ)单元或P＿TｉmｅrB_Datａ（读／写）(＄7００ＣH)单元写入一个计数值Ｎ后,选择一个合适的时钟源，定时器/计数器将在所选的时钟频率下开始以递增方式计数N，N+1，N＋2，…０xFＦFE，０xＦFFF.当计数达到0ｘFFFF后,定时器／计数器溢出，产生中断请求信号,被CPU响应后送入中断控制器进行处理。同时，Ｎ值将被重新载入定时器/计数器并重新开始计数.在TimerA内，时钟源A是一个高频时钟源,时钟源Ｂ是一个低频时钟源。时钟源A和时钟源Ｂ的组合,为TimerA提供出多种计数速度。若以ClkA作为门控信号,‘１'表示允许时钟源B信号通过，而‘０'则表示禁止时钟源B信号通过而停止TimerA的计数.例如,如果时钟源A为“１”，TimerＡ时钟频率将取决于时钟源B；如果时钟源A为“０",将停止TiｍerＡ的计数。EXT1和ＥＸT2为外部时钟源。模数转换器与数模转换器ＳPCＥ0６１A有8个10位模—数转换器通道，其中7个通道用于将模拟量信号(例如电压信号）转换为数字量信号,可以直接通过引线（IOA［０~6])输入。另外有一个通道只作为语音输入通道，通过内置有自动增益控制放大器的麦克风通道（MIＣ_IN）输入.实际上可以把ADC看作是一个实现模／数信号转换的编码器.（9）扫频发生器工作原理：信号发生电路原理框图如图２．11所示。该信号发生器采用SPCE０6lA芯片作为系统的CPU，配以少量的外围接口芯片,构成单片机的最小控制系统。5Ｖ电源经二极管降压后得到3．6V电压用作单片机电源.人机对话部分用A口组成键盘及数码管显示（图中略去未画）；信号输出部分用ＳPCE０6lＡ提供的2个１０位的数模转换器，即DACl和DＡC２,以及外部运放电路组成。图2。11扫频信号发生器电路原理图信号生成过程如下：将生成信号的数据写入DAＣ1后，数字量转换为模拟量经DAC１引线端输出,输出电流加在电阻R９上形成信号电压，信号电压经运放Ｕ2Ａ组成的跟随器输入数字电位器ＤP1（MAX5４0０）的高端，数字电位器ＤP１将分压后信号输入由运放U2C组成的跟随器后输入由运放Ｕ2Ｄ组成的运算放大器放大后输出。由于单片机的ＤAC只能输出电流,在电阻Ｒ9上形成的信号电压始终≥0,要输出正反相信号需调整信号信号的电平,为此,利用DAC２输出电流加在电阻R8上形成偏置电压，经由运放U2Ａ组成的反相器形成负偏置电压(Ｖr）后，加在输出放大器U2D输入端，达到调整输出信号电平的目的。２。２.７电源保护模块由于本系统各模块对电源的要求不一致，若各种电源值都由外部分别提供,则电源接口会显得很复杂，所以在电源设计上，本方案使用了稳压三极管。外部只提供正负16伏的电源,+1５Ｖ用7815分压得到;－15Ｖ用7９1５分压得到；＋5V用７8０5分压得到；—5V用790５分压得到。另外,为了防止用户误将电源反接而损毁系统内部芯片,我们在电源的入口接了一个二极管，负极接正电源，正极接负电源，若电源反接，接口电压会限制在二极管的导通压降0。７V，保证了整个电路安全。如图2.12所示。图2。12电源分压及保护电路3软件设计3．1软件设计要求1.可测试性系统软件的可测试性有两个方面的含义:其一是较容易准确制定出测试结果,并根据对软件进行测试；其二是软件设计工作完成之后，首先在模拟环境下运行,经过静态分析和动态分析仿真运行,证明准确无误后才可以投入实际使用。２.可靠性它是系统软件最为重要的指标之一,该要求有两层意义：第一是运行参数环境改变时，软件能可靠地运行并能给出正确的结果，即要求软件具有自适应性；第二是在环境恶劣、干扰严重的情况下，软件必须保证系统能可靠的运行，这对系统的整体可靠运行尤其的重要。3。准确性这对整个系统具有重要的意义，对频谱分析仪而言就更具有实际的意义,其结果的准确程度是直接关系到用户的切身利益。因此,在算法选择上和位数选择方面满足实际要求、运算结果要符合国家相关的技术标准.4。实时性实时性是频谱分析仪的普遍要求。近年来，由于硬件的集成度与速度的提高，配合相应的软件，实时性容易满足要求,特别是对于汇编语言编制的软件。5。易理解易维护性软件系统容易阅读和理解，容易发现和纠正错误，容易修改和补充。由于生产过程自动化程度的不断提高,测控系统的结构日趋复杂，设计人员很难在短时间内就对整个系统理解无误，软件的设计与调试不可能一次就很顺利的完成,有些问题是在运行的过程中逐步的暴露出来的，这样就要求编制的软件能够易于理解和修改,在软件的设计方法中，结构化设计是一种最好的设计方法，这种设计方法是从整体到局部,然后由局部再到细节，先考虑整个系统要实现的功能，确定整体的目标，然后把这个目标分成一个个任务，任务中又可以分成若干小的任务,这样逐层细分，逐层实现它的功能，最后完全实现。本系统采用模块化设计方法，这样不但使得设计的目标明确,思路清晰,而且在检错、调试时候也很方便.如果每个子程序单独运行正确,那么当如积木一样,把它们联合起来的时候，只要安排恰当,一般来说不会有什么问题，当然也不排除个别问题的产生,当有问题的时候，可以根据问题的种类和现象来判断出是哪一部分出的问题，很容易找出故障所在和原因。同时，采用模块化程序设计结构的设计方案，对于系统功能的扩充和修改也提供了很大的帮助和方便。3.２主程序的软件设计在软件控制上,由于方案要求产生的1０KHz频率步进增加，所以对AD９8５0频率调制字改变也应是快速的。AＤ９850调制字(TｕｎｉｎｇWorｄｓ)的装入采用异步串行接口ＵART，同时兼顾到单片机I/Ｏ口的分配和对调制字装入速度的要求，为了加快扫频和扫描速度,将系统时钟改成最大值４9MHz,以加快扫频和扫描速度.另外，由于硬件采集系统无法达到全频段的稳定性，在收集频谱样值后我们通过软件对其进行一定的校准处理:根据固定输入信号的幅值，对全频段扫描结果并记录比较,设计校准曲线,来达到良好的稳定性，弥补硬件频率失真带来的误差,提高频谱测量仪的精度。软件还对数据进行分析,根据频谱特性判别是AM、FM或单频波，计算调制深度或调频系数.3．１主程序流程图4系统调试与指标测试4。1硬件调试先对各个模块进行独立调试，各个模块成功调试后，将每个模块进行级联，整体调试效果。由于被测信号是1—3０MHＺ有效值为2０MV的小信号,为提高测量精度，先将其放大,然后输入混频器。上诉部分为高频部分，为了避免产生自激，我们将其焊接的比较紧密并且让其远离电源，防止干扰。由于输入信号的带宽非常大,我们利用带宽增益控制器AD6０３进行固定增益放大。4．2软件调试测DDS扫描频率，观察10ＫHZ步进的频率稳定性,测试键盘和液显的操作界面。4．3软硬联合调试在此过程中我们发现检波电路对数据的采集有非常大的影响,设计中,为了加快扫描速度，我们提高了单片机的时钟，但在DDS扫频时由于滤波器电容放电需要一定时间，所以为了保证扫描精度,必须加入延时以保证电容放电时间，使相邻频点的值不相互影响.4。４指标测试指标测试是很重要的一个过程,它决定着整个系统是否起作用,各个模块是否有着很好的连接等重要问题。４．４．1仪器测试◆TektrｏnixTDＳ１012双通道数字示波器

1０0ＭHz◆ＨＴ-1７14C型直流稳压电源◆TＦG2030DDＳ函数信号发生器

３0MHｚ

◆ＵT56Muｌtｉmeter数字万用表4．4。２指标测试（１)频率范围测试：ﻫ测试条件：输入信号有效值20ｍＶ。表4.1

频率范围测试输入频率ｆi／ＭHＺ123456789１0示波器显示电压/V4.24.24．２４．2４。44.０4．0４.0３．８4.0测得输入信号有效值/MV2１2121２220２0202019２0输入频率fi/ＭHZ1112１3１41５１6171８1920示波器显示电压/V4.03．83。83．83。8３。8４．０３。8４.03.8测得输入信号有效值/MV2019１9１９191９2０１9２019输入频率ｆi/MHZ21２2２32４25２6２728293０示波器显示电压／V３．83．83.83。83。84.04。03．83.８4。0测得输入信号有效值/MＶ１９19１919１920201９１92０结果：最大误差2MV幅度精度测试：（示波器显示幅值和测得相应频点幅度有效值）表4。２

幅度精度测试输入幅度有效值Ｆo=1MＨＺFo=10ＭHＺFo=20MHＺＦo＝３0MHＺ15ＭV3.2V／16ＭV3V/15MV3.2V/16MV2.６V／１3MV2０MV4.1V/23ＭV4V/2０ＭV4V/20MV3。８V/19ＭV２5MV4.6V/23MＶ4．9V/24．5MＶ5Ｖ/25V4.6V/2３MV结果：在测量范围内，幅度精度较高,误差在２ｍＶ以内.ﻫ（３）识别调幅，调频，等幅波测试：ﻫ①输入等幅波，可精确扫描到中心频率点。

②输入调幅波调制度为30％,调制信号频率为20KHｚ，中心频率Fｏ=1０MＨz,载波信号，幅度50０mV峰峰值.

结果：三条谱线,中心频率10MHz.两边频率为9.９8MHz和10．02ＭHz，中间幅度/边频幅度约为1/6,可计算出调制度为3３％。

③输入调频波频偏为20ＫHz,调制信号频率为1KHz，中心频率２MHｚ载波信号，幅度60０mＶ峰峰值。

结果：可以看到中心频率值左右有多条谱线，但幅度不同，可以算出中心频率2ＭHz。

分析：因为扫频是测量某一瞬态的频谱,对于调频波这种变频信号,不同瞬态的频谱图不一样。频率最大值会在频偏范围内摆动，且每隔1KHz的频谱超过了我们的分辨率，所以我们测得的调频信号频谱不是特别理想。但仍然可以根据谱线分布特征判断出为调频波的中心频率。结论毕业设计已接近尾声，在这三年里相信很多同学都有一样的感触，时光飞逝.转眼已进入倒计时阶段，回顾这段经历,有苦涩,也有欢心.而在这之中，最重要的是我们都收获了属于自己的财富.本设计主要利用超外差原理实现了对信号频谱分析的功能，覆盖了１—30MＨZ的频谱范围.对电压值的标定采用对比法，能得到很高的测量幅度与精度。通过示波器显示频谱值，并且可以根据使用需要设置中心频率和显示带宽.我们应用了集成度较高的芯片构成各功能模块，提高了整个系统的稳定性和精度。在设计中各个模块的设计都很重要，只有掌握好各种芯片的性能指标，使每级输入的幅度和频率都适合于能使他们发挥最好的效果,并且要注意各级的级联,否则会影响整个系统的性能。通过这一综合的实践,很好的提高了自己的实践操作能力,并对所学过的相关专业知识内容进行了回顾与整合。锻炼了自己的综合能力,我觉得这才是最终设计的意义所在。看到的是别人的,听到的也未必是自己的，只有自己做过的才真正是属于自己的,才算是收获。相信所有的付出都必定是物有所值的.致谢在论文即将完成之际，由衷的向给予我悉心指导的导师高明亮老师致以真诚的谢意.感谢高老师这学期以来对论文的反复的审查和修改，并提出了许多宝贵的意见,指导我查找相关文献。高老师治学严谨，学识渊博，视野开阔，为我营造了一种良好的学习氛围.在这学期的设计当中我遇到了许多困难。通过高老师和同学们的帮助得以顺利解决。是他给予我的悉心帮助，让我顺利的完成了毕业设计。高老师严谨求实的学术风范和平易近人的人格魅力,令每一位师从他的弟子如沐春风一般,倍感温馨.在课题选择和论文写作过程中,正是高老师的精心指导和莫大帮助，使很多难题迎刃而解。高老师严谨求实的作风、博大精深的学术知识、诲人不倦的优良品格将深深影响着我今后的学习与生活,也将是我始终不变的目标。由衷的将祝福送给每一位帮助过我的老师和同学们。毕业论文的顺利完成还要衷心感谢我的朋友们，是他们带给了我很多快乐，伴我走过了人生的一个重要阶段。在此，谨向他们表示深深的谢意.参考文献[1]全国大学生电子设计竞赛组委会．全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选(2０03)［M］，北京：北京理工大学出版社，2005。[２]谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）［Ｍ]。武汉：华中理工出版社,２０00。［3]何立民。单片机应用系统设计[Ｍ］，北京：北京航空航天大学出版社，１9９０.[4]薛均义,张彦斌,虞鹤松等.凌阳十六位单片机原理及其应用[M］.北京：北京航空航天大学出版社,20０3.［5]王幸之，钟受琴，王雷,王闪。AT89系列单片机原理与接口技术[M］，北京:北京航空航天大学出版社，2004.[6]郑君里，应启珩，杨为理。信号与系统[M].北京：高等教育出版社，2０00,5：157-1６0。[7］闫海刚．通信信号的频谱分析及显示系统设计[D]。电子科技大学硕士学位论文200５年6月．[８］李广弟.单片机基础［M]，北京：北京航空航天大学出版社，1９９4。［9］江炜宁．数字下变频ＦFＴ及其在频谱分析仪中的实现［Ｊ］。电子测试技术国家重点试验室,2０07，5（26）：６—8．［10］彭宣戈.１６位单片机原理及应用[M］。北京:北京航空航天大学出版社。2００6:135—137．［１1］刘树林.低频电子线路［M］.电子工业出版社,２003，8.［12］Aｌｔeｒa。cyｃlone3_handbｏok。２007，7.ｈtml／E/Ｐ／３／EP3C40F［13]GrｏmannC，BalkauKＨ，HighｓpeedcｏmmｕｎiｃatiｏnsusｉｎgRS４2２/RS４８5protｏcｏl[J］,EleｋtrｏｎikIｎdustriｅ,2001,32(9）：3４-37。［14]Lｕen,ZhaｎgBu—han,LuYｉ—mｉn，Automaｔｉｃmeterｒeadingsysｔemｓｏｌuｔｉoｎａnditsｒealizａtion［J]，ElecｔｒｉcＰowerAutoｍatｉonEｑｕｉｐｍent，2003,２3（６）:68—70．［１5]TｉanYｅwＬimTａｔ-WaiChan。Eｘｐerimｅnｔingremoｔｅkｉlowａtｔｈourmｅtｅrreadｉnｇthroughｌow—vｏltａｇepowｅrｌiｎesatdensｅhoｕsｉｎｇeｓtａteｓ［J］.ＩEEETｒanｓａｃtiｏnsoｎPｏweｒDelivery，２０02，17：（3):15-19．ﻬ附录源程序清单：#incｌudｅ＂maｔh.ｈ"＃ｉncｌｕde"ｈaｒｄｗaｒe．inc＂＃inclｕde"ＳPCE0６1V０04.H＂#ｄefiｎｅHaveKｅy1#defｉneNoKeｙ０unｓignｅdiｎtKｅyVａl;unsignediｎtKeｙDｏwｎＴimｅｓ；//保存按键次数unsignedｉntＫeyFlaｇ;ﻩ ﻩ ﻩ ﻩﻩ//按键标识chａrKeyDaｔa;ｕnsigｎedintＫeｙ，ｓfｌag=0；cｈarｄaｔa;ｆlｏaｔtemp；ｕnsignedintflow，fhigh,Ｎ,ｘｓｔep，ystep，n，m，val,z，lｓflaｇ,p,ma，ｑ;ｆloattｅmpｍa;#defｉneNONE0ｘ0＃ｄeｆineSＩN0x1＃defiｎeＡM0x2＃dｅfｉneFＭ0x３#ｄeｆｉｎeUNKＮOWN0x4＃dｅｆinｅVＡL0xf000ｕｎsigｎediｎtDDＳ＿dａtａ1,ＤDS＿data2,DＤＳ＿datａ3,DDS_1,DDS_2,DＤS_３,ＤＤS＿4，DDＳ_5；lｏnginｔdds_ctｒｌ=0x1０8c3funｓｉgnｅdintv[1024］，fｅxisｔ［5０］,vexist［５0］,teｍpv；uｎｓｉgnedｉnｔi，ｊ,k，tｙpe，centraｌｆ,ｃtrlVx，ctrｌVy，o;unsｉgnｅｄｉnten[６]；unｓiｇnedintensize,ｅｎflagMK，eｎflａgfw,endata；ｕｎsｉｇnedintwｄａta，fdata,ｄotflag,mｏ，b，pbｆｌag=0;ｖoｉddiｓpb（）｛ﻩfoｒ（ｂ=0；ｂ＜＝Ｎ;b++）ﻩ{ iｆ(b%1０0=＝0&v［ｂ]==0)ｖ[ｂ］=2０； }}voiddelｐb(){ﻩfor（b=０;ｂ〈＝N;b＋+）ﻩ｛ ﻩif（b％100=＝0＆v［ｂ]==２0）v[b]=0； ｝}voidmodifｙ(）{ﻩflｏaｔtｅmpa； cｌearｗd（)； if(i＞1400）ｍo+=３0;｝voｉdaｘis(）｛ﻩｕnsignedｉntｘ，temp； temp=fdata－100;ﻩif（ｔemp<ｗｄａｔa／2）ﻩ｛ﻩﻩflｏw=0;ﻩ fｈigh=wdaｔａ; 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