400350300250200150100500181522294.511.518.525.532.53639.5示波器测量结果样机测量结果
图8.4 示波器测量结果与设计样机测量幅频特性结果对比
图（8.5）为样机扫频法测量结果，其中扫频范围为1MHz至40MHz，扫频步进为100KHz，扫频时间为5s。通过该图可知，扫频结果幅度范围较点频法测量结果小，中心频率有一定的偏移。产生该结果的主要原因为样机抗干扰能力较弱，当进行扫频测量时，系统中数字电路处于高速工作中，从而导致模拟电路部分受到数字电路部分产生的干扰，使测量精度下降。
扫频法测量结果35030025020015010050013579111315171921232527293133353739幅度（mV）频率（M）图8.5 样机测量幅频特性结果
8.3 本章小结
本章采用示波器和软件仿真的方式，对系统样机进行了测试。分析了系统的稳定性和测量误差。通过测量，发现了系统设计过程中存在的一些问题和不足，为系统的进一步优化和升级提供了参考与方向。
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9 结论与展望
9.1 总结
9.1.1 所完成的任务与设计创新
本系统采用直接数字式频率合成芯片AD9854，结合大规模可编程逻辑芯片(FPGA),采用零中频解调原理，设计了一套数字化的频率特性测试仪。本系统主要有以下一些特点：
（1）扫频信号发生电路采用直接数字式频率合成技术，避开了传统的LC谐振方式产生的信号易受环境的影响和信号可控性不好以及电路参数受元件老化发生变化的问题。
（2）频率特性测量方面采用了零中频解调的方式来对待测网络的幅度频特性和相频特性进行分析。通过零中频解调电路，直接得出与待测网络幅频特性和相频特性相关的参数，从而计算出结果，不需要再对信号进行峰值检波，免去了正弦波转方波的波形变换电路以及高Q值滤波器电路，从而进一步简化了系统电路设计，提高了系统可靠性。
系统控制采用大规模可编程逻辑器件（FPGA）嵌入NIOS II软核处理器，并与FPGA硬件模块相结合的控制方式，即实现了友好的人机交互界面，又利用FPGA强大的并行处理优势，实现高效的测量，同时使得系统的可升级性和扩展性大大增强。
9.1.2 设计存在的问题与不足
本设计主要存在以下问题和不足：
1、扫频信号源输出信号在32MHz以后开始有较大的衰减，导致系统测量结果在32MHz以后误差较大。
2、AD9854功耗太大，导致系统需要较大的空间来进行散热，使得整机体积较大。且由于功耗的问题，若系统采用电池供电，则使用时间较为有限。
9.2 展望
至此，本频率特性测试仪的设计工作基本告一段落，通过本阶段工作，验证了方案的合理性和可行性，并成功研制了第一台样机。但是，这也只是系统的最初方案，还存在着许多的不足，在接下来的工作中，将着重针对系统存在的问题和不足，进行进一步的优化，对系统的改进和优化，主要有以下展望：
1、通过选取满足设计要求，且功耗更低的DDS芯片，进一步降低系统功耗，通过减小系统功耗，则可以减小系统散热所需空间，从而进一步减小系统体积。
2、在FPGA内部通过设计专用运算模块来计算幅度和相位，以提高系统的实时性，并减轻处理器的运算负担。
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3、为系统增加其它的功能，如信号发生器、逻辑分析仪、示波器等等，实现一机多用。
4、针对设计中电源部分的不足，寻找效率更高，性能更加稳定的电源解决方案。
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致 谢
历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师—刘三军老师，他对我进行了无私的指导和帮助，耐心的帮助进行论文的修改和改进。另外，感谢学院创新中心杨永超老师在我制作毕业设计的过程中给予的诸多支持。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！ 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。 感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多有用的素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。
由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
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参考文献
[1] 姚剑清.运算放大器权威指南[M]. 北京:人民邮电出版社, 2010:413-414. [2]刘静章,王进旗,王凤波. 过零检测技术在相位测量中应用[J]. 电子测量技术,2004,05:67-68.
[3]徐建,孙大有. 一种新的零中频接收机拓扑结构[J]. 应用科学学报,2000,04:309-312. [4] Steven W. Smith.(1999).The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. California: California Technical Publishing.
[5]赵顺喜. 频域测量中点频测量技术与扫频测量技术的比较分析[J]. 实验室科学,2005,01:54-57.
[6]陈伟. 基于MAX038的程控信号发生器的设计与实现[D].山东大学,2012.
[7]白炳良,吴木端. 基于ICL8038函数信号发生器的设计[J]. 大学物理实验,2008,01:57-61. [8]杨蕊. 基于DDS技术的实用信号源设计[D].华中师范大学,2012. [9]陶益凡. 基于DDS的信号发生器的研制[D].南京信息工程大学,2006. [10]AD9850DataSheet[DB/OL].http://www.analog.com/ UploadFiles/Data_Sheets/34008438159094AD9850.pdf [11] Instruments T. OPA128 datasheet[R/OL]. [2014-5-12]. http://www.ti.com.cn/product/cn/opa128.
[12]郝建民. 采样定理与奈奎斯特准则的研究[J]. 遥测遥控,1998,02:12-20.
[13]张家生,刘扬. 相位检测方法研究[A]. 中国仪器仪表学会.中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C].中国仪器仪表学会:,2003:3.
[14]邓祖朴. 同频信号相位差的高精度检测[J]. 计算机应用研究,2009,07:2661-2663. [15]陈文艺,谭玉山. 调相光栅的正交相干相位检测[J]. 光学学报,1990,12:1102-1106 [16]陈文艺,杨辉. 基于正交相干相位检测的图像畸变校正[J]. 西安邮电大学学报,2013,03:100-103.
[17]姜亦忠,刘燕辉,曹庆芳,童茂松. 多路高精度相位检测技术研究[J]. 测井技术,2006,02:189-190+194.
[18]Behzad-------,“Design Considerations for Direct-Conversion Receivers”，IEEE Trans. Circuits and System---Analog and Digital Signal Processing，VOL.44, NO.6 June 1997 [19]Da Yon----,“Zero IF Topology ”,Electronics Letter,NO.12.8th June2000
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