數(shù)字掃頻儀中衰減電路的設(shè)計

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)計方案，提出了掃頻儀中衰減器的設(shè)計方法，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)計方法，給出了電路原理圖以及計算公式，并驗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，還需要把輸出衰減以及輸入衰減的特性計算在內(nèi)。因此，衰減電路的性能與精度，直接影響整個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，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。