正弦激励
内部 DAC 正弦源在每个频点输出单一频率，逐点扫描，避免宽带激励带来的噪声与频谱泄漏。
APPROACH
先把幅频与相频测准
滤波器、放大器、电源环路与元件的很多问题，最终都可以归结为一条频率响应曲线。FRA-100 以步进正弦和双通道比率测量为核心，先把增益与相位测稳，再向阻抗与 VNA 扩展。
- 双通道同步采集，比率测量抵消共源与时钟误差
- 逐点窄带检测，抑制带外噪声与干扰
- FPGA 内完成数字下变频与单 bin DFT
- 结果通过 1 GbE 返回上位机，支持 CSV/PNG 导出
实测：10 Hz–10 MHz，2,000 点，RBW 100 Hz，50 Ω。
MEASUREMENT PRINCIPLE
步进正弦 + 双通道比率测量
在每个频点生成单一正弦激励，同步测量被测件的输入与输出，用复数比值得到幅值与相位。
同步检测
两路接收通道同步采集被测件输入与输出，FPGA 完成数字下变频与窄带单 bin DFT。
比率计算
H = ADC1 / ADC0，得到幅值与相位。比率测量抵消共源、时钟与部分通道漂移，结果更接近被测件本身。
窄带检测让接收机只“看见”当前测试频率，带外噪声与干扰被抑制，适合小信号与高动态范围场景。
CURRENT PROTOTYPE
当前原型已经具备
以下能力已在真实硬件上验证；界面与参数仍会继续迭代。
增益 / 相位扫频
幅值与相位双迹线，支持线性/对数、起止频率与中心-跨度设置。
点数与接收带宽
默认 201 点，最大 20,001 点；接收带宽 1 Hz–5 kHz。
连续扫频与光标
连续刷新测量曲线，左右光标读取频率、幅值、相位与 Δ 值。
数据导出
保存 CSV 测量数据与 PNG 曲线图像，方便进入 Excel、MATLAB 或 Python。
以太网与 SCPI
1 GbE 连接，TCP 5025 SCPI；Windows 上位机负责设置、显示与导出。
ADC 过载检测
实时提示接近满量程，避免输入削顶造成错误结果。
MEASURED EXAMPLE · 实测示例
一条真实的谐振曲线
这是当前工程样机通过 FRA100 Control 上位机完成的 10 Hz–10 MHz 扫频：2,000 个频点，RBW 100 Hz，50 Ω 标称阻抗。被测网络在约 3.3 MHz 出现明显谐振峰，相位由 0° 快速过渡到约 -178°。
IMPEDANCE ROADMAP · 阻抗技术路线
矢量对消平衡电桥，把阻抗测量做成闭环
FRA-100 的阻抗分析将采用四端对矢量对消平衡电桥：双 DAC 激励、双 ADC 检测；快速迭代调整低侧激励，使 LP 点逼近零电位（虚地），再由复数电压/电流计算阻抗。四端对降低引线影响，矢量对消减少对 50 Ω 参考的依赖，快速迭代缩短平衡时间。以下为开发中的技术路线，尚未在真实硬件完成验证。
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四端对连接
HC/HP/LC/LP 把电流回路与电压检测分开，降低引线与夹具寄生影响。
矢量对消
DAC2 激励高侧；DAC1 经检测电阻驱动低侧。快速迭代调整 DAC1 的幅度与相位，使 LP 点逼近 0 V（虚地），缩短平衡时间。
复数阻抗
ADC2 测 DUT 电压；ADC1 通过开关测检测电阻电压（得到电流）或 LC 零位。Z = V_HP / I_sense，同时得到 |Z| 与相位。
当前原型只实现双通道增益/相位扫频；上述阻抗路线尚未在真实硬件完成验证。校准、夹具去嵌入与量程扩展会随该路线推进。
WHAT'S NEXT
正在开发的能力
以下功能尚未在真实硬件验证，统一标注「开发中/规划」，不作为现有指标。
阻抗测量
四端对矢量对消平衡电桥（HC/HP/LC/LP）：快速迭代使 LP 逼近 0 V，再由 V/I 计算阻抗。
开发中校准与去嵌入
Open/Short/Load/Thru 与电缆、夹具补偿，把参考面延伸到 DUT 焊盘。
开发中全二端口 VNA
S 参数、Smith/Nyquist 显示，面向更完整的网络分析。
规划更宽频段
目标频率范围 1 Hz–120 MHz；最终以实测与正式规格为准。
规划
Measurement completePoints: 201ADC: OK (72% FS)
界面为开发中示意，图表为实测数据；仅展示当前可用的 Bode 模式，阻抗与 VNA 标签尚未启用。
SOFTWARE
把测量留在仪器里，把分析放在桌面上
Windows 上位机通过 IP 连接仪器，设置扫频、查看双迹线、读取光标并导出数据。界面保持工具化与低干扰，让注意力留在测量结果上。
- 设备 IP 连接与断连
- 起止/中心-跨度、线性/对数、点数与接收带宽
- 幅值/相位双迹线、左右光标与 Δ 读数
- CSV 数据与 PNG 图像导出
- SCPI 远程控制（开发中）
SPECIFICATIONS
当前原型与目标规格
我们把已经验证的指标与仍在开发的目标分开呈现，避免把规划写成现有能力。
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| 项目 | 当前原型 | 目标 / 规划 |
|---|---|---|
| 测量方式 | 步进正弦，双通道比率测量 | — |
| 频率范围 | 默认 10 Hz–1 MHz，已验证至 10 MHz | 1 Hz – 120 MHz（目标） |
| 接收带宽 | 1 Hz–5 kHz | 待定 |
| 扫描点数 | 默认 201，最大 20,001 | 待定 |
| 激励源 | 内部 DAC 正弦，幅度可设（未校准 dBm） | 校准电平 |
| 接口 | 1 GbE，TCP 5025 SCPI | 待定 |
| 上位机 | Windows | 待定 |
| 数据导出 | CSV、PNG | 报告、Touchstone（规划） |
| 阻抗测量 | — | 矢量对消平衡电桥，HC/HP/LC/LP（开发中） |
| 校准 | — | OSL/Thru + 夹具去嵌入（开发中） |
| VNA | — | 全二端口 S 参数（规划） |
当前原型为台式验证平台，部分功能仍在调试；目标/规划项尚未在真实硬件验证。最终参数、外观与配置以正式发布为准。
APPLICATIONS
典型应用
从滤波器、电源环路到元件阻抗，FRA-100 的测量能力会随产品阶段逐步展开。
滤波器与放大器频响
测量输入/输出传递函数、-3 dB 带宽、谐振与相移。
电源环路稳定性
测量环路增益与相位裕度，评估稳定性；需外接注入变压器。
元件阻抗与 ESR/ESL
四端对阻抗测量，观察等效串联参数与自谐振。