引言

頻率特性是電路網(wǎng)絡(luò)的重要特性。過去常采用人工測(cè)量的方法，通過輸出不同頻點(diǎn)的正弦信號(hào)去激勵(lì)電路網(wǎng)絡(luò)，然后測(cè)量電路網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)，一個(gè)測(cè)試往往需花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。采用專用的掃頻儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等實(shí)現(xiàn)電路網(wǎng)絡(luò)的頻率特性測(cè)量雖只需幾分鐘，但由于設(shè)備價(jià)格昂貴，普通教學(xué)實(shí)驗(yàn)室較少配備。采用微處理器控制直接數(shù)字合成(DDS)掃頻源的方法可較好地實(shí)現(xiàn)頻率特性的測(cè)試，但掃頻信號(hào)源、幅度與相位檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)與制作難度較大，實(shí)現(xiàn)的裝置往往存在簡(jiǎn)陋、性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。

帶數(shù)字接口的直接數(shù)字合成(DDS)函數(shù)發(fā)生器和數(shù)字示波器在實(shí)驗(yàn)室中得到了廣泛的應(yīng)用。前者能實(shí)現(xiàn)高精度的幅度和頻率切換，后者則集數(shù)據(jù)采集、軟件編程等功能，能給用戶提供多種分析功能，甚至能實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的保存和處理。特別是大多數(shù)數(shù)字示波器提供了內(nèi)置波形幅度測(cè)量和波形延時(shí)測(cè)量。這些儀器與虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺(tái)結(jié)合起來(lái)可低成本且方便地構(gòu)建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本文以LabVIEW8.6為設(shè)計(jì)平臺(tái)，利用實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)、帶數(shù)字控制接口的盛普F40型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)源和泰克TDS1012C數(shù)字存儲(chǔ)示波器，實(shí)現(xiàn)電路網(wǎng)絡(luò)的頻率特性測(cè)試。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)合了點(diǎn)頻法和掃頻法的優(yōu)點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)通過RS232串口控制函數(shù)信號(hào)源產(chǎn)生幅度恒定且頻率隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)作為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的掃頻信號(hào)作用于待測(cè)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字示波器對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行采樣與處理，計(jì)算機(jī)通過USB接口獲取數(shù)字示波器測(cè)得的信號(hào)幅值，并通過LabVIEW8.6軟件的友好用戶界面，把電路網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性分析并展現(xiàn)出來(lái)。

1、系統(tǒng)構(gòu)成

用掃頻信號(hào)對(duì)被測(cè)電路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，能得到被測(cè)電路網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性。被測(cè)網(wǎng)絡(luò)輸入端和輸出端信號(hào)幅值的比值為電路的增益。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。計(jì)算機(jī)通過串口控制盛普F40型數(shù)字合成信號(hào)源產(chǎn)生掃頻信號(hào)作用到待測(cè)電路，計(jì)算機(jī)通過USB接口讀取數(shù)字示波器采集的RMS值，利用LabVIEW8.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示幅頻特性曲線。

TDS1000C-SC系列數(shù)字存儲(chǔ)示波器標(biāo)配USB連接、16種自動(dòng)測(cè)量、極限測(cè)試、數(shù)據(jù)記錄和上下文相關(guān)幫助，擁有高達(dá)100MHz的帶寬和1GS/s的最大采樣率，完全符合本文的設(shè)計(jì)要求。使用數(shù)字示波器時(shí)，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置，本文采用自動(dòng)設(shè)置(AUTOSET)方式適時(shí)調(diào)節(jié)數(shù)字示波器的采樣速率，使之能配合當(dāng)前函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率，完成精確采樣。

2、軟件設(shè)計(jì)

本文采用VISA接口方式實(shí)現(xiàn)LabVIEW與數(shù)字?jǐn)?shù)字示波器的通信。其目的是控制DDS信號(hào)源產(chǎn)生給定范圍的掃頻信號(hào)，借助數(shù)字示波器進(jìn)行有效值測(cè)量與計(jì)算，獲取計(jì)算結(jié)果后作出頻率特性曲線。主函數(shù)流程如圖2所示。