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一种远程幅频特性测试仪的设计

更新时间:2009-03-28

为克服早期网络参数测试的繁琐性,特采用软件代替部分硬件完成远程幅频特性测试仪的设计.本设计以AT89C51单片机为主要控制芯片,借助其内部资源和数据处理能力,通过信号源模块、放大器模块、幅频特性测试模块的相互级联,最终达到了设计要求,且在测量频带内,具有测量精度高、速度快、显示直观等优点.

So L3=950×I5+475+475-200=950×I5+750,L4=A2-200-200-(950×I5+750)=A2-950×I5-1 150

1 硬件设计

1.1 设计思路

用单片机控制信号源模块,使其产生1MHz~40MHz具有自动扫描功能的信号波,经分压电路将信号波的峰峰值控制在5mV~100mV间可调.再将此信号波输入放大器模块,并通过1.5米长的双绞线与远程幅频特性测试仪连接,最终测得有效数据.此外,将放大器模块输出的信号波经转换电路和路由器传输,在笔记本电脑的上位机模块显示幅频特性曲线图.

1.2 硬件系统框图

此系统主要由AT89C51单片机主控模块、信号源模块、放大器模块、幅频特性测试模块等组成,硬件系统总体结构如图1所示.

  

图1 硬件系统框图

1.2.1 AT89C51单片机主控模块 AT89C51[1]是一种低电压、高性能CMOS 8位微处理器.其具有4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,以及相关片内振荡器及时钟电路.通过对AT89C51单片机的编程使信号源具有自动扫描的功能,同时,可处理经放大器输出信号波的频率及幅度数值.

1.2.2 电源模块 为保证远程幅频特性测试仪的正常工作,需使用5V电源模块为单片机主控模块、放大器模块供电,信号源模块则选用3.3V电压供电即可.

(4)进行系统的综合调试,使远程幅频特性测试仪获得最佳的稳定性和抗扰性能.

(3)编写实现各个子模块,并测试各个子模块功能的正确性;

 

(1)

 

(2)

1.2.4 放大器模块 OPA847和AD8367的级联构成放大器模块.其中,OPA847是一种高增益稳定、超高带宽电压反馈型运放,其增益带宽可达3.9GHZ,具有较好的前级匹配与放大性能.AD8367是一种可变增益单端IF放大器,它使用先进的X-AMP结构,具有优异的增益控制特性,且可在低频范围和500MHz频率范围内稳定工作[3].

首先进行硬件测试,确保硬件电路的正确性,再进行软件测试,最后软硬件联调测试.

  

图2 放大电路

城市兴趣点(point of interest,POI)主要指一些与人们生活密切相关的地理实体,如学校、银行、超市等[4]。POI数据具有数据量大、涵盖信息更详细、抓取信息方便的优点。目前,已有学者将POI数据运用于城市功能区识别的相关研究中。韩昊英(2015)等基于城市公交卡数据和兴趣点构建了城市功能区识别模型以识别北京市不同功能区的空间分布 [6]。谷岩岩(2016)等采用重尾打断分类法和核密度聚类法对兴趣点进行分析以识别城市功能区的空间分布特征[7]。池娇(2016)等采用赋权和频度密度比较的方式对POI数据进行分析实现城市功能区定量识别及可视化[8]。

  

图3 比较器电路图

2 软件设计

为了使此测试仪达到设计目的,需采用软硬件结合的方法,程序设计流程图如图4所示.

1.2.5 幅频特性测试模块 幅频特性测试模块采用线性整流滤波电路进行幅度检测[4],采用比较器电路进行频率检测.放大器输出的信号经线性整流滤波电路,将输出电压中的高次谐波分量滤除,可得幅值信号.其次,输出的信号经比较器电路(见图3)可得方波,并将其传送到主控芯片中,计算得到频率信号,以此完成放大器模块输出信号的幅频特性测试.此外,利用WiFi路由器自主搭建局域网,由笔记本电脑上位机模块完成幅频特性测试的显示.

  

图4 程序设计流程图

3 系统调试

此测试仪的软件部分采用模块化的设计思想,使用C语言编写而成[5],并由Keil软件完成源程序的编写、编译和链接,最终生成可执行文件.其中,开发软件的主要任务包括:

(2)编写上位机监控软件,建立软件编译、下载、调试的环境;

水利智慧网是将物联网应用于水利信息采集和监控的现代化智能网络技术。物联网是按照约定协议,通过传感器将各种网络连接起来进行信息的交换和通信,实现智能化和识别、定位和监控管理的网络技术。将物联网应用于水利建设,可极大地提高水利信息化和水利自动化。

(1)建立软件工程,配置单片机资源,初步编写程序的主框架;

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1.2.3 信号源模块 信号源模块采用AD9854芯片构成的电路.其中,AD9854数字合成器是高集成度的电路器件,当输入一个准确的参考频率时,AD9854会产生高稳定频率,相位、幅度可编程调制的正弦和余弦信号[2].其输出频率范围可达1Hz~150MHz,最小实现1Hz可调.输出正弦和余弦信号的峰值最高可达700mV左右.若相位累加器的位数为n ,相位控制字的值为Fn ,频率控制字的位数为m ,频率控制字的值为Fm,公式(1)决定合成信号的频率,公式(2)决定合成信号的相位.

4 测试结果

4.1 测试方案

由上述两者级联而成的放大电路,带宽可达1MHz~40MHz,增益在0dB~40dB内连续可调.当负载电阻为600Ω时,输出电压峰峰值为1V,且波形无明显失真.具体电路如图2所示.

纵观2007-2016十年来中国婴幼儿配方乳粉进口贸易的发展,本文从规模、来源国和进口价格三个方面分析其贸易特征。

4.2 测试结果

从实验结果可见,输出频率范围和输出电压峰值均符合设计要求.

从实验结果得出,放大器的增益符合设计要求,且在要求范围内可调.

 

表1 信号源的输出信号

  

次数12345678910输入峰峰值mV520304050608090100110频率MHz151015202530354045

 

表2 放大器的输出信号

  

次数12345678910输入峰峰值mV520304050608090100110频率MHz151015202530354045输出峰峰值V0.511.802.412.823.013.043.222.712.011.11放大倍数100908070605040302010

测试最后,在笔记本电脑的上位机模块中完成输出信号幅频特性曲线的显示,结果如图5所示.

  

图5 输出信号幅频特性

5 结束语

测试结果表明,该远程幅频特性测试仪的功能达到了预期设计目标. 不仅可直观显示输出信号的幅频特性,且具有操作简单、精确有效的优点.

本文利用层次分析法(AHP)和模糊综合评价方法,在建立基本的商业银行评价指标体系后,用层次分析法确定各指标的权重,运用模糊数学理论进行综合评价,从而量化出最终结果。在文章中引入实证分析,通过实地调查获得评价数据并分析验证该模型的有效性和实用性。旨在为商业银行进行客户满意度评判、防止顾客潜在流失、提高客户满意度提供参考,同时,以期为客户满意度研究方法的改进提供新思路。

参考文献

[1] 郑学坚,周斌.微型计算机的原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2] 陶益凡,唐慧强,黄勋.基于AD9854的信号发生器设计[J].微计算机信息,2006(5):241-243.

[3] 王庆.Protel99SE&DXP电路设计教程[M].北京:电子工业出版社,2005.

[4] 方华.一种远程幅频特性测试装置的设计[J].科技创新导报,2017,14(28):1-2.

[5] 谭浩强.C语言程序设计[M].第3版.北京:清华大学出版社,2005.

 
王宏蕊,李向国,白海海,陈辉
《兰州文理学院学报(自然科学版)》2018年第03期文献

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