视频文字稿|【电赛】10uV的小信号以及频率响应曲线怎么测？

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近几年的电赛的D/E/F题一般是射频或者放大器，包括频率计的设计，比如2017年的F题，要求设计一个调幅信号解调处理电路。

我们来看一下整个设计流程：

第一，需要一个AM调制信号的输入，进行混频

第二，需要有一个中频的滤波器的滤波，并进行中频的放大

第三，需要有一个解调信号的处理电路

第四，还要有一个基带信号的放大器电路

近几年电赛呈现了这样的一个发展趋势：题目里面的频率信号输入的要求是越来越高，从最开始的几十M到后面的一百多两百多M，到2017年的题目达到240到300M的AM信号的调制输入要求，并且幅度也有一个比较高的要求，需要到10μV到几mV。

按照常规操作，以前电赛学生或者老师一般只会用到DDS的信号发生器。DDS函数信号发生器的输出幅度最高能够到20V，最低的有到1mV ~4mV这样的量级，但是很难达到10μV这么小的信号输出。

这种情况下，一些参赛队伍可能会选择用函数信号发生器再加上一个衰减器的方式来进行实现。那这样会有1个小的问题：怎么样确定在加了衰减器之后，电路的输出的信号（幅度）是能符合要求的？

这个时候，我们就需要一个能测到低幅值信号的仪器。如果用示波器，由于示波器本身底噪可能会高达几百mV ~几mV，很难测到10μV左右的信号量级。我们需要的这台测试仪器要能够测到非常微弱的信号，从常规的日常设备里面选择，可以考虑用频谱分析仪进行测试。

如果发出这样的一个AM调制信号，建议考虑使用射频信号发生器来进行输出。射频信号发生器的输出幅度最低能够到-110dBm，大概是0.7μV有效值这样的量级，肯定能够发出到10μV峰峰值的一个AM调制信号这种要求，换算过来的话，也就是在-80dBm左右的信号，完全是在覆盖范围之内。

用了射频信号发生器，首先就能够保证整个测试有一个准确稳定的信号输入要求，其次在设计整个电路里面的话，可能还要考虑每一个部分（电路的测试），比如说中频滤波器，这可能是我们用现成的一些晶振或者是一些陶瓷滤波器来进行滤波，保证它的电路实测的效果能够达到我们的要求。

此外还要设计一些（其他电路）比如说像基带放大器，包括里面的中频放大器。放大器的放大频带范围，包括增益的部分怎么样进行测试？以往来讲，可能会考虑用函数信号发生器进行定点的测试，比如用函数信号发生器发出一个定点的频率信号，然后示波器测试里面的增益的结果或者衰减的结果，进行记录，最后逐点的画才能绘制出整个幅频响应的曲线，这种方法测试的效率是相对比较低的。

这个时候推荐大家用频谱分析仪加跟踪源的方式，可以快速的对整个幅频响应进行测试。这里以2017年电赛选手做的电路为例，看一看中频滤波器的滤波效果。

首先频谱分析仪的设置非常简单，设置一个中心频率10.7MHz；设置扫宽，可以稍微设大一点，比如设5M。然后连接滤波器的输入输出端，直接打开跟踪源可以看到，很快就可以把整个滤波器的曲线扫描出来。展开波形仔细看，可以看到细的部分，是整个滤波器的形状，明显看到这个滤波器不是一个单峰的滤波器，有两个峰值。中心频率点可以再大概测一下在哪个位置。所以在这种方式下，就很快能测得到滤波器，甚至于说放大器，衰减器等等整个幅频相应的曲线，而增益部分也很简单，只要快速的调节输出，测增益输入输出之间的比值大概多少，就能得到增益结果是多少。

所以对于放大器、衰减器、滤波器的测试，用跟踪源加频谱仪的这种方式是最简单、最高效的。

此外，对于整个输出的基带信号测试失真度，有条件的用失真度测试仪来进行测试。但考虑高效或者是仪器多用，示波器里面FFT功能对于失真度测试是一个非常有效的方式。示波器可以测试基波的频率和幅度，然后再测二次谐波的幅度，两者只要相差在20 db以上，就能保证失真度在1%以下。

有选手会问可不可以用频谱仪来进行测试失真度？频谱仪有个测试要点就是本身的频率范围从9K起到1.5G或者3G的频段，对于高频段测试失真度没有任何问题，但对于类似于像2017年F题，要求测试的解调输出是从几百Hz到几千Hz，刚好卡在频谱仪中频馈通的一个点（无法测试低于9KHz的频率信号），就无法用频谱仪进行低频率的谐波实测。

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