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电子测量中经常会遇到对未知系统或电路网络传输特性测量的问题,尤其是系统频率特性的测量。当前传统频率特性测量仪器存在价格昂贵、结构复杂、携带不便以及维护困难等问题,不能被工程人员广泛接受。本文将MATLAB与现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)技术相结合,提出了 一种实现系统频率特性分析的新型测量系统。本文设计的新型频率特性测量系统从硬件和软件两个方面进行了设计实现。硬件系统主要包括高速USB3.0通信部分、高速DA传输部分、高速信号采集部分、FPGA控制部分;软件系统主要包括点频信号源部分、频率特性分析部分、串口通信部分。主要工作如下:(1)完成了 USB3.0的控制芯片EZ-USBFX3的固件开发,将设备由Cypress专用类型设备重新枚举成通用串口设备,实现了 MATLAB与EZ-USBFX3控制器的双向数据传输;(2)在FPGA内设计了 EZ-USB FX3与FPGA之间的GPIF II通信协议,实现了 EZ-USB FX3与FPGA之间的高速数据交换,完成了基于AD9226的高速数据采集的通信协议设计,完成了基于AD9708的高速数据传输的通信协议设计,以及完成了 MATLAB与FPGA通信的数据缓存设计;(3)改进了频率特性测量方法中点频法的实施方式,点频信号源的设计由具备强大数据分析处理能力的MATLAB来完成,实现了激励信号频率在指定起始频率和终止频率范围内按步进自动变化的需求;(4)完成了基于MATLAB的被测系统的幅频特性分析和相频特性分析,很大程度上节约了硬件成本,完成了系统频率特性曲线的绘制,设计了用于人机交互的GUI界面。实验结果表明,本系统可以准确测量被测电路的幅频特性和相频特性,具有性能可靠、价格低廉、易于携带、使用方便的特点。该测量系统基本达到了全数字化,这有利于缩小仪器的体积,减轻重量,降低成本,为用户携带提供了方便;性能上能满足大部分模拟电路系统要求的电路网络特性的测量,具有较高的实用价值。