數字掃頻儀中衰減電路的設計

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(gè)儀器的測量精度。針對目前國內的掃頻儀衰減精度不高和衰減步進(jìn)值過(guò)大等問(wèn)題，分析了基于A(yíng)D834模擬乘法器和DDS芯片中的數字乘法器實(shí)現0．1 dB步進(jìn)衰減的兩種設計方案，提出了掃頻儀中衰減器的設計方法，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
數字掃頻儀在現代電子教學(xué)實(shí)驗和工業(yè)測量中應用廣泛，它是一種專(zhuān)門(mén)用于測量電子設備中某些電路頻率特性的專(zhuān)用儀器。目前，國內已經(jīng)出現了一些數字頻率特性測試儀，通過(guò)對市面上現有的主要產(chǎn)品進(jìn)行使用、測試和研究，發(fā)現多數儀器的輸出衰減步進(jìn)值僅能達到1dB，還有一些儀器輸入部分沒(méi)有衰減電路，沒(méi)有輸入衰減電路的儀器在測試較大增益的放大電路時(shí)存在明顯的缺陷。針對以上這些問(wèn)題，本文提出了數字掃頻儀中衰減電路的設計方法，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)行調節。而為防止被測網(wǎng)絡(luò )輸出信號過(guò)大而導致測試儀過(guò)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，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(guò)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采樣轉換為數字量。最后，CPU處理幅度相位檢測電路中的數據時(shí)，還需要把輸出衰減以及輸入衰減的特性計算在內。因此，衰減電路的性能與精度，直接影響整個(gè)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(lèi)衰減器插入損耗低，不影響系統的頻率特性，且制作簡(jiǎn)單，成本較低。但在實(shí)際應用中當衰減步進(jìn)很小時(shí)，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)現小步進(jìn)值的衰減，并與采用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )實(shí)現大步進(jìn)值衰減的方式相結合。電路結構簡(jiǎn)單、操作方便，且成本較低。