采用组合方波扫频测试频域特性的方法和装置

摘要

本发明涉及一种采用组合方波扫频法测试频域特性的方法和装置，测试方法由测试初始化、功能参数设置、激励信号输出、时域采样、放大调整、数据处理、测试结果输出各步骤组成。装置电路由嵌入式系统、测试控制模块、方波组合单元、测试接口、滤波放大模块、数据采集模块组成。本发明与同类装置所采用的正弦波扫频测试的方法不同点为：第一，组合方波扫频激励信号由2个或更多的频率为基波的方波信号叠加而成。第二，在Fourier变换得到的数据中选择激励信号基波频率对应的频点数据作为频域采样的输出和输入电压数据，计算相应测试操作的结果数据。本发明的优点是提高了装置的使用可靠性和使用效率，提高了测试精度。

主权项

1.一种采用组合方波扫频测试频域特性的方法，其特征在于，采用C语言和汇编语言在嵌入式操作系统平台上编制程序，运行在频域特性测试装置中，其方法为：第一步：测试初始化将频域特性测试装置中滤波放大模块的放大倍数设置为基值0dB，复位频域特性测试装置的至少2个基波的方波组合单元，复位频域特性测试装置的数据采集模块；第二步：功能参数设置根据测试指令选择测试操作，设置频率范围、频率步长ΔfT、采样频率fS、采样点数K测试参数，将频域特性测试装置中的激励信号功放电路和输入匹配电路连接到端口；设置K、fS、ΔfT参数应满足：$K\ge \frac{f_S}{{\mathrm{\Delta f}}_T}$ 且为2的整数次幂 (1)设置的滤波电路带宽应覆盖测试带宽，且小于采样频率的二分之一；第三步：激励信号输出开启频域特性测试装置中的至少2个基波的方波组合单元的信号开关，输出至少2个基波的组合方波扫频激励信号fEP、fEN和采样控制信号fS；第四步：时域采样启动数据采集模块，对测试采样信号进行模数转换，连续采集存储采样数据，分别采样输出信号vE(k)和输入信号vm(k)，存储采样数据；第五步：放大调整如果采样数据对应的信号电压幅值VADC在1.9V～2.3V之间，程序则进入到下一步；如果采样数据对应的信号电压幅值VADC在1.9V～2.3V之外，按照下式调整放大倍数：$G_T=\frac{2.1\times G_{T-1}}{V_{\mathrm{ADC}}}---\left(2\right)$ 其中GT为当前需要设置的放大倍数，GT-1为前次设置的放大倍数，设置完成当前放大倍数后，程序回到第四步重新进行时域采样；第六步：数据处理将采样数据进行Fourier变换，在频域选择对应频点上的数据，按照测试操作对应的公式计算测试结果，如果各个频点扫频测试的步骤还没有结束，则回到第二步设置下一个频点的测试参数，所述数据处理步骤包括以下内容：①Fourier变换，计算公式为：$V\left(n\right)=2·[\frac{1}{N·\beta }·\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}v\left(k\right)·e^{-\frac{j2\pi (k-1)n}{N}}]$ $k=\mathrm{1,2},...,N,n=\mathrm{1,2},...,\frac{N}{2}---\left(3\right)$ 将采样数据ve(k)和对应的放大倍数GE(T)代入式(1)得到：$V_E\left(n\right)=2·[\frac{1}{N·G_{E\left(T\right)}}·\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{v}_e\left(k\right)·e^{-\frac{j2\pi (k-1)n}{N}}]$ 将采样数据vm(k)和对应的放大倍数GIN(T)代入式(1)得到：$V_{\mathrm{IN}}\left(n\right)=2·[\frac{1}{N·G_{\mathrm{IN}\left(T\right)}}·\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{v}_{\mathrm{in}}\left(k\right)·e^{-\frac{j2\pi (k-1)n}{N}}]$ ②频域数据选择，在Fourier变换得到的VE(n)和VIN(n)各N/2个数据中，各选择2个频域对应点上的数据，作为频域采样的输出和输入电压数据，选择的两个点序号为：$n_A=\frac{K}{f_S}·f_{\mathrm{EA}},n_B=\frac{K}{f_S}·f_{\mathrm{EB}}---\left(4\right)$ ③选项频率响应测试操作或衰减损耗测试操作，则将频域采样的输出和输入电压数据进行计算，得到频率响应或衰减损耗值：$\mathrm{FR}\left(n\right)=20\log \frac{V_{\mathrm{IN}}\left(n\right)}{V_E\left(n\right)}---\left(5\right)$ 其中n为每次测试中选择的2个频域对应点nA和nB；④选项纵向平衡测试操作，则将频域采样的输出和输入电压数据进行计算，得到纵向平衡值：$\mathrm{LB}\left(n\right)=20\log \frac{V_E\left(n\right)}{V_{\mathrm{IN}}\left(n\right)}---\left(6\right)$ 其中n为每次测试中选择的2个频域对应点nA和nB；⑤选项近端串扰或远端串扰测试操作，则取频域采样的输出和输入电压数据进行计算，得到扰动值：$\mathrm{XT}\left(n\right)=20\log \frac{V_{\mathrm{IN}}\left(n\right)}{V_E\left(n\right)}---\left(7\right)$ 其中n为每次测试中选择的2个频域对应点nA和nB；第七步：测试结果输出当各个频点扫频测试的步骤全部完成后，上传测试数据或者在显示屏上显示测试结果。