基于外差原理的频谱分析仪的设计与实现.docx

资料分类:工业大学 上传会员:无悔青春 更新时间:2018-09-16
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摘要:传统频谱分析仪分为模拟外差式频谱仪和FFT数字式频谱仪,而外差式频谱仪由于其分析频带宽的特点,在毫米波频段有着独特优势,也使得科学家不断对外差式频谱仪进行研究。本文的主要内容是设计一款基于外差原理的扫描频谱仪,对频率范围10MHz-20MHz待测信号进行频谱测量,并达到1KHz的频率分辨率。基本原理是输入信号与DDS扫描本振信号经混频器下变频至固定中频。然后经中频带隙滤波器、放大、检波送至stm32平台处理,最后在TFT LCD上显示频谱测量结果。

本文首先介绍了频谱仪的研究背景与意义,对比了国内外频谱仪发展现状并给出了频谱仪的技术指标。本文在外差原理的基础上设计了整体硬件框架,该设计硬件电路包括DDS本振、混频器、带隙滤波器、放大、检波及AD采样。接着在硬件基础上进行软件流程的设计,软件主要分为本振频率字控制、按键控制、采样及显示四个部分。接着利用Multisim软件进行仿真验证理论的可行性,进行实物制作、焊接调试,并给出实测结果,验证了本设计满足预设要求。

 

关键词:外差式频谱仪,DDS,带隙滤波器,频率分辨率

 

目录

中文摘要

Abstract

前言-(3)

第1章 绪论-(4)

第1.1节 课题研究背景与意义-(4)

第1.2节 频谱分析仪的发展与现状-(4)

第1.2.1节 频谱分析仪的发展-(5)

第1.2.2节 频谱分析仪国内外研究现状-(5)

第1.3节 stm32简介-(6)

第1.4节 数字频率合成技术简介-(7)

第1.5节 论文章节安排-(8)

第2章 频谱分析仪基本原理-(9)

第2.1节 频谱仪分类-(9)

第2.2节 超外差频谱仪原理-(9)

第2.3节 FFT傅里叶变换频谱仪原理-(10)

第2.4节 频谱仪技术指标-(11)

第2.4.1节 频率分辨率-(11)

第2.4.2节 频率范围-(11)

第2.4.3节 动态范围-(11)

第2.4.4节 灵敏度-(12)

第2.4.5节 最大允许输入电压-(12)

第2.4.6节 扫描速度/扫描时间-(12)

第3章 超外差频谱仪方案分析-(13)

第3.1节 硬件方案-(13)

第3.2节 本振部分(DDS)-(13)

第3.2.1节 DDS原理-(14)

第3.2.2节 AD9851硬件平台-(15)

第3.2.3节 本振DDS扫频范围的确定-(16)

第3.3节 混频部分Mixer-(16)

第3.3.1节 乘法器原理-(17)

第3.3.2节 乘法器选择及电路图-(17)

第3.4节 带隙滤波器部分(BPF)-(18)

第3.4.1节 通用有源滤波器数学原理-(19)

第3.4.2节 带隙滤波器参数设计-(20)

第3.4.3节 带隙滤波器设计原理及电路图-(20)

第3.5节 放大部分-(21)

第3.6节 检波部分-(22)

第3.7节 AD部分-(23)

第4章 频谱仪软件设计-(25)

第4.1节 本振控制部分-(25)

第4.2节 AD采样部分-(26)

第4.3节 按键部分-(27)

第4.4节 显示部分-(28)

第4.5节 整体软件设计流程-(29)

第5章 仿真与测试-(31)

第5.1节 带隙滤波器仿真及测试结果-(31)

第5.2节 外差频谱仪整机测试-(33)

第5.3节 测试结果分析-(36)

第6章 总结与展望-(38)

第6.1节 论文总结-(38)

第6.2节 论文展望-(38)

参考文献-(39)

致谢-(41)

附录-(42)

附录1:系统硬件原理图-(42)

附录2:元器件明细表-(43)

附录3:源程序-(45)

附录4:PCB图-(51)

附录5:系统实物图-(54)

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上传会员 无悔青春 对本文的描述:本文基于外差式原理设计的频谱仪,其各模块部分均为本科阶段所接触知识,通过对本设计进行研究,可以充分回顾大学四年所学专业知识,了解频谱仪的发展状况、原理,并锻炼自身......
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