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2013年全国电子设计大赛题目简易频率特性测试仪(E题)


2013 年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)9 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职 高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。 (2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 (3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能

够证明参赛者学生身 份的有效证件(如学生证)随时备查。 (4)每队严格限制 3 人,开赛后不得中途更换队员。 (5)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,但不得在学校指定竞赛场地外进行设计 制作,不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队员必须迴避,对违纪 参赛队取消评审资格。 (6)9 月 7 日 20:00 竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》 ,由专人封存。

简易频率特性测试仪(E 题)
【本科组】 一、任务
根据零中频正交解调原理,设计并制作一个双端口网络频率特性测试仪,包 括幅频特性和相频特性,其示意图如图 1 所示。

A cos t ?
正交 扫频 信号源 被测网络

低通

ADC

I
测量

A sin t ?

低通

Q
ADC

显示

图 1 频率特性测试仪示意图二、要求 1.基本要求 制作一个正交扫频信号源。 (1)频率范围为 1MHz~40MHz,频率稳定度≤10-4;频率可设置,最小设置 单位 100kHz。 (2)正交信号相位差误差的绝对值≤5?,幅度平衡误差的绝对值≤5%。
E–1/4

(3)信号电压的峰峰值≥1V,幅度平坦度≤5%。 (4)可扫频输出,扫频范围及频率步进值可设置,最小步进 100kHz;要求 连续扫频输出,一次扫频时间≤2s。

2.发挥部分 (1)使用基本要求中完成的正交扫频信号源,制作频率特性测试仪。 a. 输入阻抗为 50?,输出阻抗为 50?; b. 可进行点频测量;幅频测量误差的绝对值≤0.5dB,相频测量误差的 绝对值≤5?;数据显示的分辨率:电压增益 0.1dB,相移 0.1?。 (2)制作一个 RLC 串联谐振电路作为被测网络,如图 2 所示,其中 Ri 和 Ro 分别为频率特性测试仪的输入阻抗和输出阻抗;制作的频率特性测 试仪可对其进行线性扫频测量。 a. 要求被测网络通带中心频率为 20MHz,误差的绝对值≤5%;有载品 质因数为 4,误差的绝对值≤5%;有载最大电压增益≥ -1dB; b. 扫频测量制作的被测网络,显示其中心频率和-3dB 带宽,频率数据 显示的分辨率为 100kHz; c. 扫频测量并显示幅频特性曲线和相频特性曲线,要求具有电压增益、 相移和频率坐标刻度。

R Ro
o

0 ?

L

C

us

Ri

u

图 2 RLC 串联谐振电路 (3)其他。三、说明 1.正交扫频信号源必须自制,不能使用商业化 DDS 开发板或模块等成品, 自制电路板上需有明显的覆铜“2013”字样。

E–2/4

2.要求制作的仪器留有正交信号输出测试端口,以及被测网络的输入、输 出接入端口。 3.本题中,幅度平衡误差指正交两路信号幅度在同频点上的相对误差,定 义为:U 2 ? U1 4.本题中,幅度平坦度指信号幅度在工作频段内的相对变化量,定义为: Umax ? Umin ? 100%。 U1 ?100%,其中 U2≥U1。

U min

5.参考图 2,本题被测网络电压增益取:Av ? 20lg

uo 1 us 2

6.幅频特性曲线的纵坐标为电压增益(dB) ;相频特性曲线的纵坐标为相移 (?) ;特性曲线的横坐标均为线性频率(Hz) 。 7.发挥部分中,一次线性扫频测量完成时间≤30s。四、评分标准 项目 方案论证 主要内容 比较与选择方案描述 系统原理滤波器设计 ADC 设计被测网络 设计特性曲线显示 满分 2

理论分析与计算 设计 报告 电路与程序设计

7

电路设计程序设计 测试方案及测试条件测试结果 完整性测试结果分析

6

测试方案与测试结果

3

E–3/4

设计报告结构及规范 性 总分 基本 要求 发挥 部分 实际制作完成情况 完成(1) 完成(2) 其他 总分

摘要设计报告正文的结构 图表的规范性

2 20 50 16 30 4 50

E–4/4


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