2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（DDS信号源部分）

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一、2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（DDS信号源部分）
二、2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（放大器部分）
三、2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（信号接收采集部分）

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前言

作为我们实验室做的第一道国赛训练题，虽然这题被我们老师降维了，把双绞线的功能削弱了，但整体还是具有一定难度，一些模块有许多细节问题。觉得还是很有必要小小总结一下，也当是做了一个简约版的设计报告吧。

本人负责题目的硬件部分，所以讲解部分会偏硬件方面多一点。

本组此题原理图及PCB压缩包可以点击此处下载

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一、模块介绍

DDS信号源部分我们使用AD9959模块，这应该也是比赛的时候用的最多的模块，它是AD公司采用先进的DDS技术生产的具有高级集成度的DDS器件，最高工作时钟为500MHz，可以输出200MHz的正弦信号，精度可达0.1Hz，通过AD9959频率控制字和幅度控制字可以调整的频率范围为1MHz-200MHz、幅度范围为1mV -500mV。输出信号经过椭圆滤波得到平滑的波形，具有杂散低、响应快的特点。

对本题所要求的1M-40MHz频率要求理论上是绰绰有余。

二、实测中发现的问题

1.DDS不经处理直接产生的小信号不忍直视

因为这个题目要求输出的是5-100mVpp的小信号，实测一下很容易发现，这个模块输出的高频小信号非常的丑陋，频率10MHz以下，输出峰峰值20mvpp以下正弦波出现了很明显的阶梯，甚至在频率在10MHz以上的时候峰峰值即使到100mVpp，也能发现明显的阶梯。

处理方法也很简单，因为模块本身能输出的最大值在500mVpp左右，所以通过输出大信号500mVpp再衰减成小信号就可以。

另外，虽然模块内部自带200MHz的七阶LC无源椭圆滤波，但是对本题来说还远远不够，在题目要求的10MHz、10mVpp情况下测量时波形很杂。所以输出需要另接一个无源LC滤波。我们取的大概是截止频率在70MHz的四阶无源LC巴特沃斯低通滤波，能够在40MHz以内不产生衰减，40MHz以上滤波效果良好，最终实测波形良好。

滤波电路如下图：

2.负载电阻600Ω

AD9959模块作为能适应高频条件的模块，本身输出电阻在模块上为50Ω，实测为51Ω，原理图上看，是通过芯片输端接一个51Ω的贴片电阻到地实现。

那么对本题的信号源负载电阻600Ω的要求来说，我觉得这里说的是负载电阻而不是输出电阻，这意味着只要你接上一个600Ω到信号源输出就可以，无需考虑整个模块电路的输出电阻。

如果这个600Ω的要求是要求输出电阻600Ω。那么就必须考虑模块自身的输出电阻对你实际电阻的影响。比如此时AD9959模块的51Ω到地的电阻就会和600Ω电阻形成并联，导致实际输出电阻在51以下。

这种阻抗匹配最常用的方法就是接一个跟随器，这里推荐采用OPA824芯片。

那么除了添加跟随器还有没有其他更简单的方法呢？如果采用DDS信号源输出不接其他电路（滤波、衰减等）的话，直接对模块进行魔改，把51Ω电阻更换为600Ω电阻即可。因为后级的放大电路输入阻抗也要求600Ω，形成了阻抗匹配。

3.高频条件下衰减器自制困难

一开始为实现衰减，我们打算焊一个固定五倍衰减的衰减器。为了实现阻抗匹配，减少高频干扰等等，我们采用AD制版，电路形式上采用π型衰减，电阻取用的是贴片电阻，级间连接也采用的SMA线。

然而做出来的电路在测试时发现，电路1MHz频率内确实能实现五倍固定衰减，但在1MHz频率以上，输出幅度随输出频率增高而明显降低。在40MHz、1Vpp输入时，输出仅有80mVpp左右。

后来查询资料，询问老师，发现在高频条件下，电阻本身会体现高频特性，并且制版工艺等方面也会对电路产生不可忽略的影响，难以解决，高频条件下衰减器自制困难。

最终我们使用可调衰减器模块，这一模块的屏蔽做的很好，工艺也很不错。经实测在100MHz以内效果很理想。

本组此题原理图及PCB压缩包可以点击此处下载