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摘 要

本课题的主要内容是设计一个用C8051F005单片机来作为控制中心的音频矢量网络分析仪。该分析仪主要用来检测声音的频率特性并用扫频仪观察波形曲线图，根据曲线图分析被测音频的频率特性，此仪器主要对音频网络进行测量分析。

音频矢量网络分析仪采用的芯片是C8052F005，这个芯片有32个通用I/O口，32K Flash存储单元，该网络分析仪的在设计时有四个模块组成，扫频信号源模块，显示模块，相频和幅频特性的检测模块和控制模块等^[3]，实验中的扫频信号源采用的是DDS技术，DDS技术主要采用FPGA和DSP的功能，此方式可以产生两个正交的扫频信号源，用来测量电路的频率特征，该实验选频电路采用双T网络，它具有很好的滤波特点和选频特点。

关键词：矢量网络

C8051F005单片机

DDS扫频信号源

Abstract

The main contents of this project is to design a C8051F005 microcontroller to use as the control center audio vector network analyzer. The analyzer is used to check the frequency of the sound and using scanner observe the waveform graph, According to a graph analysis of the measured audio frequency characteristics, the main instrument of the audio network measurement and analysis.

Audio vector network analyzer is used in chip C8052F005, This chip has 32 general-purpose I / O port, 32K Flash memory cell, The network analyzer designed with four modules, Sweep signal source module, display module, phase frequency and amplitude-frequency characteristics of the detection module and a control module. Experiment sweep signal source uses DDS technology, DDS technology mainly uses FPGA and DSP functions, This mode can generate two orthogonal sweep signal source for measuring the frequency characteristics of the circuit, The test frequency selection circuit dual T network, it has a good filter characteristics and frequency selection characteristics.

Key word：Vector Network

C8051F005 microcontroller

DDS sweep signal source

目录

摘要 2

目录 4

绪论 5

1.引言 5

2.矢量网络分析仪的现状 5

3.本课题介绍 6

第一章 网络分析理论 8

1.1.系统的概念 8

1.2扫频仪 8

1.3采用正交扫频方法，比起一般的单路扫频信号测试的方法的优点 10

1.4系统的时域分析和频域分析 10

第二章 仪器介绍 13

2.1智能仪器设计过程 13

2.2智能仪器设计框图 14

2.3音频分析仪介绍 14

第三章 总体方案 16

3.1音频矢量网络分析仪系统组成 16

3.2 实验器件的选择 16

3.3软件设计过程 17

3.4软件配置及操作步骤 19

第四章 双T网络 21

4.1双T网络的电路及其等效电路 21

4.2 双T网络的频率特性 22

第五章 DDS扫频信号源 23

5.1 DDS技术工作原理 23

5.2 DDS扫频信号源 23

结论 25

致谢 27

参考文献 28

绪论

1.引言

社会的快速的发展，电子行业的测量仪器也在不停地更替，而且和之前相比越来越先进，足以提供人们对于仪器的精度和方便操作的要求，音频矢量网络分析仪由振动和声频电路组成，振动和声频电路均属于低频电路，矢量频率特征方面的分析有两种分别为幅频特征检测和相频特征检测。市场上的一些分析仪有的不能直接得到相频参数，有的不能够将频率特征图很好的保存，因此在测量过程中不但会增加难度，还会对结果产生一定的偏差，影响检测结果的正确性。所以需要设计出新型的测试仪能够检测出更加精确地数据，组成该测试仪器件主要选用C8051F单片机和DDS合成器。 DDS技术可以产生两个正交的扫频信号，用于电路的矢量频率特性测试，可以不需要对网络的输出信号进行鉴相测量。这不但能节约成本，而且测量结果更加稳定。

用于无线电检测工具的传输特性有四个特性比较重要：幅频特性，增益特性、时延特性和衰减特性等。早期的设备在测量频率特性时只能采用电频测量的方法，测量的方式简单，结果不够准确，随着社会的发展，人们对测量数据要求越来越精确，对设备的要求也越来越高，测量设备由点频测量发展到宽频带测量，宽频测量时选取的点数增多疏密不均，故影响测量结果的精度，影响真实结果。要解决上面提到的问题，就需要发展扫频测量技术，扫频测量是对被测频率点进行连续不间断的测量，这样就能够测出完整频段内的频率特性曲线，这种测量方式所得到的测试数据更加精确，增加了实验结果的正确性。

2.矢量网络分析仪的现状

到现在为止矢量分析仪的常见存在方有一体式和分体式，顾名思义一体式指的是器件是一个整体的结构，而分体式是由多个模块组合形成的^[5]，一般检测部分仪器有精确度很高的幅度相位输入仪，还有用于仪器校正的仪器。该测试系统有具有很大的可变性。对于单独的矢量网络分析仪需要必须要有相关部件的之间协调工作。外国对矢量网络分析仪的发布和创造的公司主要是Anritsu和ADV公司，此公司的产品大多集中在微波方面的发展针对于较高频的研究，对于较低的频率方面的研究相对比较少。

美国的公司Agilent和Wiltorn是主要针对于分体式分析仪的研究开发和生产厂商，Agilent设计的用于矢量网络的分析仪器和用于频谱图分析的仪器已经被同行业看做的规范，1983年生产出了第一部网络分析仪并具有有微处理机被称为8501型，该微处理机的频率为45MHz到26.5MHz。1989年S参数得测试结果最大值增加到40GHZ。

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