本文以DDS函數(shù)信號源、數(shù)字示波器和普通計算機作為硬件平臺，在計算機上配置LabVIEW 8.6程序，控制函數(shù)信號源產生測試所需掃頻信號，由數(shù)字示波器采集掃頻信號和測試網絡的響應信號，最后經計算機分析計算和顯示，較好地實現(xiàn)了幅頻特性測量。

　　0 引言

　　頻率特性是電路網絡的重要特性。過去常采用人工測量的方法，通過輸出不同頻點的正弦信號去激勵電路網絡，然后測量電路網絡的響應，一個測試往往需花費較長的時間才能完成。采用專用的掃頻儀、網絡分析儀等實現(xiàn)電路網絡的頻率特性測量雖只需幾分鐘，但由于設備價格昂貴，普通教學實驗室較少配備。采用微處理器控制直接數(shù)字合成（DDS）掃頻源的方法可較好地實現(xiàn)頻率特性的測試，但掃頻信號源、幅度與相位檢測電路的設計與制作難度較大，實現(xiàn)的裝置往往存在簡陋、性能不穩(wěn)定等缺點。

　　帶數(shù)字接口的直接數(shù)字合成（DDS）函數(shù)發(fā)生器和數(shù)字示波器在實驗室中得到了廣泛的應用。前者能實現(xiàn)高精度的幅度和頻率切換，后者則集數(shù)據(jù)采集、軟件編程等功能，能給用戶提供多種分析功能，甚至能實現(xiàn)對波形的保存和處理。特別是大多數(shù)數(shù)字示波器提供了內置波形幅度測量和波形延時測量。這些儀器與虛擬儀器設計平臺結合起來可低成本且方便地構建自動測試系統(tǒng)。本文以LabVIEW8.6為設計平臺，利用實驗室的計算機、帶數(shù)字控制接口的盛普F40型數(shù)字合成函數(shù)信號源和泰克TDS1012C數(shù)字存儲示波器，實現(xiàn)電路網絡的頻率特性測試。系統(tǒng)的實現(xiàn)結合了點頻法和掃頻法的優(yōu)點，利用計算機通過RS 232 串口控制函數(shù)信號源產生幅度恒定且頻率隨時間連續(xù)變化的信號作為被測網絡的掃頻信號作用于待測網絡，數(shù)字示波器對被測網絡的輸出信號和輸入信號進行采樣與處理，計算機通過USB接口獲取數(shù)字示波器測得的信號幅值，并通過LabVIEW8.6軟件的友好用戶界面，把電路網絡的幅頻特性分析并展現(xiàn)出來。

　　1 系統(tǒng)構成

　　用掃頻信號對被測電路網絡進行動態(tài)測量，能得到被測電路網絡的頻率響應特性。被測網絡輸入端和輸出端信號幅值的比值為電路的增益。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。計算機通過串口控制盛普F40型數(shù)字合成信號源產生掃頻信號作用到待測電路，計算機通過USB 接口讀取數(shù)字示波器采集的RMS值，利用LabVIEW8.6軟件進行數(shù)據(jù)處理并顯示幅頻特性曲線。

　　TDS1000C-SC系列數(shù)字存儲示波器標配USB連接、16種自動測量、極限測試、數(shù)據(jù)記錄和上下文相關幫助，擁有高達100 MHz的帶寬和1 GS/s的最大采樣率，完全符合本文的設計要求。使用數(shù)字示波器時，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置，本文采用自動設置（AUTO SET）方式適時調節(jié)數(shù)字示波器的采樣速率，使之能配合當前函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率，完成精確采樣。2 軟件設計

　　本文采用VISA 接口方式實現(xiàn)LabVIEW 與數(shù)字數(shù)字示波器的通信。其目的是控制DDS信號源產生給定范圍的掃頻信號，借助數(shù)字示波器進行有效值測量與計算，獲取計算結果后作出頻率特性曲線。主函數(shù)流程如圖2所示。

　　程序運行后，首先初始化用戶界面，讓用戶選擇與儀器連接的通信接口。接著輸入所需要的掃頻控制量，如開始頻率（最小為20 Hz）、結束頻率（不超過40 MHz）和掃頻幅度，并選擇連續(xù)或對數(shù)掃頻方式。根據(jù)用戶輸入的開始和結束頻率自動計算出響應頻率間隔，并將計算出的頻率點保存在頻率數(shù)組中，獲取頻率數(shù)組數(shù)據(jù)如圖3所示。

　　當計算出各個頻率點后，先根據(jù)用戶選擇的串行端口向函數(shù)信號源當計算出各個頻率點后，先根據(jù)用戶選擇的串口向函數(shù)信號源發(fā)送幅度控制字和頻率控制字以產生不同頻率的掃頻信號，發(fā)送幅度和頻率控制字的程序見圖4所示。

　　為了保證讀取的數(shù)值準確，系統(tǒng)選擇了幾個頻率點進行波形校正操作，方法是通過USB接口控制數(shù)字示波器進行一次“AUTO SET”操作，當發(fā)送頻率在10 Hz~1 kHz，1~100 kHz 或者100 kHz~10 MHz 時分別對數(shù)字示波器進行一次波形校正操作，校正程序如圖5所示。

　　接著通過USB接口讀取數(shù)字示波器通道1和通道2測量所得的有效值（RMS）［10］，計算增益并填充至增益數(shù)組，單位為dB，見圖6.最后使用express面板上的圖形顯示控件“expressXY圖”函數(shù)來實現(xiàn)X-Y圖顯示（見圖7）。3 系統(tǒng)測試

　　連接計算機、盛普F40型DDS信號源和TDS1000C-SC 系列數(shù)字存儲示波器，將函數(shù)信號源輸出端連接待測電路輸入端，數(shù)字示波器通道Ⅰ連接待測電路的輸入端，通道Ⅱ連接待測電路的輸出端。在用戶界面中選擇 DDS 信號源對應的串口（如COM1）和數(shù)字存儲示波器對應的USB接口，輸入所需的開始頻率、結束頻率和幅度，并選擇掃頻方式。設置完成后點擊開始按鈕即可開始測量。圖8為一個中心頻率約為16 kHz的帶通濾波器的實測幅頻特性結果。

　　被測帶通濾波器的中心頻率約為16 kHz.實測中掃頻范圍從1~60 kHz，掃描60個頻點大約需時2分30秒。若需要提高幅頻特性曲線的測量精度，可以增加掃頻點。

　　4 結語

　　本文以LabVIEW8.6為設計平臺，利用實驗室的計算機、帶數(shù)字控制接口的盛普F40型數(shù)字合成函數(shù)信號源和泰克TDS1012C數(shù)字存儲示波器，實現(xiàn)電路網絡的幅頻特性測試。該方案中所采用的方法，測試了巴特沃斯低通濾波器、帶通濾波器和調諧放大器等電路的幅頻特性。實驗結果證明了該方案在應用中的有效性和實用性。在此基礎上還可進一步獲得相頻特性。與商用設備相比，本系統(tǒng)雖然響應時間較慢，用戶界面仍有待改進，但其編程與控制簡單，只需利用實驗室的已有設備，是提高高校教學實驗室設備資源利用率的一種可行方案。