信号与系统实验箱

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信号与系统实验箱

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信号与系统实验箱

 一、性能要求

★1、实验箱应采用模块化的设计,每个模块均应采用上下两层防护罩进行全方位保护,下壳为ABS材料,上盖为透明外壳,方便学生观察和实验。

★2、为方便实验教学及模块检修,模块的上下两层保护外壳之间应采用方便拆卸的卡口进行连接(免螺钉安装);

3、实验箱自带实验所需要的电源、信号源、扫频仪、电压表、频率计的仪器功能;

4、信号源采用DDS直接数字频率合成技术,可产生高纯度的正弦波,信号频率范围10Hz~2MHz,六档步进档位可调,最小步进10Hz。同时该信号源还具备方波、三角波以及频率和占空比精确可调的脉冲信号。

5、电压表和频率计均采用自行设计电路,让仪表部分充分与本实验系统相配合,让学生了解这两个部分的设计原理,并且可测量外部信号。

6、实验箱能完成传统的信号与系统实验系统的全部实验,除此之外,该实验系统应采用数字信号处理的方法专门针对传统实验系统的一些弱点进行改进,具体如下:

1)实现传统实验系统用模拟电路难以实现的“信号自卷积”和“信号与系统的卷积”等实验;

2)用数字滤波的方式完成“信号的分解与合成”实验,完全改变模拟电路实验结果不理想的状况;

3)将滤波器相位移动对方波信号合成的影响等内容加入实验系统,让学生清晰地理解方波信号中各次谐波的相移对信号本身的影响,能生动地验证理论结果;

4)须用快速傅立叶变换实现信号的频谱分析,并由模拟示波器显示。

5)DSP部分采用实际的自举引导加载的系统架构,使上述实验都可在完全脱离PC机及仿真器的情况下进行,让学校可以在实验室建设中灵活配置;

★7、各模块均应独立的电源开关,方便实验,提升可靠性;

8、考虑到实验内容的层次性,数字信号处理部分应直接固化实验所必须的程序代码,通过拨码开关以及单片机和HPI口,方便地进行实验内容的选择;

9、包含调幅及频分复用模块,可以进行AM、DSB幅度调制解调以及FDM频分复用和解复用;

★10、应配备与硬件实验箱配套仿真软件,且必须满足以下功能:

1)仿真软件应在PC机上实现与硬件相同的功能及操作方式,包括旋钮、按键、拨码开关、显示、连线等,并且集成实验所需的测试仪器,如示波器、信号源等;

2)仿真软件中,示波器应以双通道数字示波器为原型,带有频谱分析功能,能对信号频谱进行实时观测;

3)应支持同时调用多个虚拟示波器进行实验,且应支持支持单次触发功能,支持仪器操作面板按键及旋钮的操作;

4)为了能稳定地对PN序列进行观测,仿真软件集成的示波器应能支持释抑功能;

5)仿真软件应支持学生任意调用模块及随意进行连线和调节,当学生操作错误时,应能展示与理论分析一致的错误结果,真正指导学生的实验和结果分析。

6)该仿真平台应配置虚拟二次开发模块,支持学生直接加载m函数,支持学生用c语言进行二次开发并加载DLL文件;

7)不同的学生之间应能在两台不同的PC机上通过远程配合来完成一个整体的实验,每个学生完成实验的一部分。

8)由于实验室没有购买过Labview,为避免版权纠纷,本次采购明确规定不采纳基于Labview平台的虚拟仿真方案;

二、技术指标

1、信号源指标:

1)直流信号源:两路直流信号输出,信号源幅度可调范围是-5V~5V。

2)交流信号源:可产生三角波、方波、正弦波,频率、幅度均可调。

     正弦波:10Hz~2MHz,Vp-p_x005f=5V;

     三角波:10Hz~100KHz,Vp-p_x001f_=5V;

     方波: 10Hz ~100KHz,Vp-p=5V。

2、扫频信号源指标:扫频范围:10Hz-2MHz。且扫频范围、扫频分辨率可任意调节。

3、电压表指标:电压表可测直流信号和交流信号。

测量范围

直流信号:-10V-10V;

交流信号:0-20V。

4、频率计指标:测频范围:1Hz-99MHz。

5、电源指标:AC 220V±10% 、DC ±12V、+5V。

三、系统构成

1、实验模块配置如下:电压表及直流信号源模块;信号源及频率计模块;抽样定理及滤波器模块;数字信号处理模块;一阶系统特性;二阶系统特性;相平面分析及系统极点对频响的影响模块;调幅及频分复用模块;基本运算单元及连续系统模拟模块;


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