DDS 信号源在扫频测试中的应用

对比测试

应用案例
DDS信号源在扫频测试中的应用
电子设计中经常碰到的问题是对待测电路(DUT)传输特性的测试，这里所说的传输特性包括增
益和衰减、幅频特性、相位特性和时延特性等，而Z常见的就是DUT的幅频特性。
Z初，对于DUT的幅频特性的测试是在固定频率点上逐点进行。这种测试方法繁琐、费时，
且不直观，有时还会得出片面的结果。例如，测量点之间的谐振现象和网络特性的突变点常常被漏
掉。
DDS(DirectDigitalSynthesis)技术是1971年3月由美国学者J.Tierncy,C.M.Rader和B.Gold
提出，这是一种从相位概念出发直接合成所需要波形的全数字频率合成技术。

DDS技术的出现使得我们对于幅频特性的测试变得异常简单。我们只需要按照某种规律不断
的配置“频率码K"，就能够得到一个频率随时间按照此规律在一定频率范围内扫动的信号，如此
即可对DUT进行快速、定性或定量的动态测试。因此，对DUT的调整、校准及故障排除提供了极
大的便利。
北京普源精电(RIGOL)Zxin推出的DG5000系列函数/任意波形发生器采用了DDS直接数字合
成技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的输出信号。本文仅以DG5000为例来详细说明DDS
信号源在扫频测试中的具体应用。
1.DG5000提供1uHz～250MHz的扫频范围；
2.扫频类型支持“线性扫频"、“对数扫频"和“步进扫频"；
3.扫频时间1ms～300s，同时支持“返回时间"、“起始保持"和“终止保持"的设置；
4.触发方式包括“自动触发"、“外部触发"和“手动触发"；
5.支持“标记频率"的设置，可以轻易表示出扫频信号任意点的频率值。

模拟滤波器频响测试
在近代通信设备和各类控制系统中，滤波器的应用极为广泛，滤波器的优劣直接决定产品的优
劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

滤波器的分类有很多种，按频率通带可分为低通、高通、带通和带阻等等，滤波器产品和实现
方案也是多种多样的。

DG5000提供“线性扫频"和“对数扫频"两种扫频方式，“线性扫频"是指输出频率以恒定
的“每秒若干赫兹"的方式改变，“对数扫频"是指输出频率以恒定的“每秒倍频程"的方式改变。

“对数扫频"适合宽频带的粗略扫描，“线性扫频"适合窄频带的精确扫频，如果用“线性扫
频"对宽频带进行扫描，必然会造成低频段分辨率的丢失，从而无法得到正确的频响。因此，对于
宽频带的扫描，首先用“对数扫频"来缩小目标频带的范围，然后用“线性扫频"来确定精确的频
响特性。
通过示波器显示的扫频信号包络即为该滤波器的频响曲线。此外，“标记频率"可以快速准确
的标出扫频周期中任意点的频率值。所以，通过手动调整“标记频率"，使得Mark信号的下降沿
至频响曲线的-3dB处，那么此时的标记频率值即为该滤波器的截止频率。“标记频率"的测量方
法在测量DUT的谐振点时同样适用。

高分辨率数字滤波器的频响测试
数字滤波器频率响应的研究是一个非常复杂的课题。很多文章都只在研究稳态下的滤波器频
响，而事实上，雷达和其它突发方式的信号都是具有瞬时特性的。一般而言，频率分辨特性越好的
滤波器，稳定下来所需要的时间也越长，这是因为频响曲线越是陡峭的滤波器，其需要的抽头就越
多、冲激响应时间就越长。例如频谱仪的分析滤波器，在稳态条件下有着很好的相邻信道YZ能力，
而瞬态响应却非常糟糕，这也符合了滤波器冲激响应理论。

DG5000的“步进扫频"正是针对瞬态响应较差的数字滤波器测试所设计的。“步进扫频"能
够将扫频频带分成若干个频点，扫频信号会在每个频点上停留等长的时间。停留时间等于扫频时间
除以分段数，用户可以根据滤波器的特性设定扫频时间和分段数。

“步进扫频"时的趋势图如同阶梯一样，每个阶梯的高度和长度皆可用户设置，
所以，根据滤波器的特性，只要使得每个步进的停留时间能够大于滤波器由瞬态进入稳态的时间，
就可准确测试出滤波器的频响特性。此外，通过调整每个步进的停留时间，也可以测定滤波器达到
稳态所需要的时间。
结语
DDS信号源应用于扫频测试技术中，这相对于传统的磁调制扫频振荡器、变容二极管扫频等
技术有着得天独厚的优势，相信DDS信号源会更广泛的应用于扫频测试技术，同时也为工程师们
带来更大的便利。

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2004-09-05