SG-3001B模電、數電、現代通訊原理實驗室成套設備

時間：2022-04-19 15:49:50

一、研制本產品的意義：
本現代通信原理教學實驗裝置是針對電子和通信工程類專業學生，系統完成《通信原理》等現代通信技術相關課程實驗專門研制的實驗平臺。
該實驗平臺最大的特點是系統性強，它真實再現了：信源的模數轉換、模擬調制、信道仿真、模擬解調、信宿的數模轉換的頻帶傳輸過程；信源的模數轉換、信道復接、信道糾錯編碼、光纖傳輸、幀同步位同步、糾錯譯碼、解復接、信宿的數模轉換的基帶傳輸過程；
實驗平臺全部采用模塊化結構，各模塊既能完成完整通信系統中對應單元部分實驗，又能由學生用單元模塊構建一個完整通信系統進行系統實驗，從而有助于學生理解通信系統中各要素的作用；實驗平臺把通信系統中涉及的基本電路、終端編譯碼、線路編譯碼、調制解調、信道傳輸等重要的理論安排了相應的實驗內容；實驗平臺既有基礎性實驗，又有采用新技術新器件（FPGA、DSP）等提高型實驗，從而完成一個理論驗證性、綜合性、二次開發性，由低向高的系統學習過程。通過這些實驗能夠促進學生對《通信原理》課程內容的理解、掌握，并使學生對通信系統、當今新技術、工程實現有一個較全面的了解。系統采用"主板+實驗模塊"相結合的靈活結構，便于學校選擇、定制、硬件升級。
為了便于學生理解課程，指導書中配有每個實驗的原理圖。為配合基礎教學的需要，增添了數字電路、模擬電子技術實驗線路。這一嶄新的系統實現了專業基礎課（模擬、數字電路）、專業課(通信原理)、畢業設計的三合一，做到一機多用，大大節省實驗室，節省管理人員，節省資金。

二、系統特點：
1.產品的設計是結合了高等學校電子信息類規劃教材，如《通信原理》第2版(宋祖順編著)、《現代通信原理》(曹志剛、錢亞生編著)等教材相關內容所研制的新一代通信技術實驗教學裝置。
2、通訊部分采用了"底板+實驗模塊"的結構，不僅按實驗內容與功能將電路模塊化，而且各個模塊獨立設計，能方便地組合進行單元實驗和多種單/雙工通信系統實驗。同時可按用戶需求定制模塊、選購模塊、升級模塊。
3.實驗模塊的輸入輸出信號都采用鉚孔開放出來，由實驗者根據實驗需要進行連接組合，增強實驗者的參與性。
4.每個實驗模塊都采用有機玻璃覆蓋保護，方便實驗室管理。
5.實驗中的重要參數都可以調節或設置，方便實驗者分析對比。
6.可完成單元、系統實驗幾十項，涵蓋了終端編譯碼、線路編譯碼、調制解調、信道傳輸等方面的內容。
7.內置函數信號源、數字信號源、電話接口、計算機接口、同軸電纜信道、光信道、音頻功放等功能模塊，詳細見"系統組成" 項。
8.內置4組穩壓電源，全部具有短路軟截至保護自動恢復功能，并提供電源輸出接口。
9.系統涉及了計算機通信、MS51、DSP、CPLD等多種技術，并留有開發接口，二次開發性強。
10、數電、模電創新實驗透明模塊盒體透明直觀，內裝元件一目了然，盒蓋印有永不褪色元件符號，線條清晰美觀，盒蓋與盒體采用壓卡式結構、維修拆裝方便，在桌面中央通用九孔電路板上任意拼插盒成實驗電路，實驗方便、快捷，動手能力強。

三、功能與結構：
（一）實驗臺部分：
1、電源
1.1電源輸入:工作電壓220V±5%(50Hz)，輸入時指示燈亮。
1.2電源輸出：有保險絲和漏電保護開關二級保護功能。
A組:低壓交流電壓3-24V分七檔可調，輸出電流1.5A。
B組: 二組互相獨立的0-30V直流穩壓電源，內置式繼電器自動換檔，多圈電位器連續調壓，輸出電流2A，具有預設式限流保護功能。
C組:低壓直流穩壓電源，電壓+5V，電流0.5A，有表指示。
D組:單相市電輸出，供用戶自備儀器使用。
2·功率輸出函數發生器：
1）采用直接數字頻率合成（DDS）產生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD顯示輸出頻率、波形，衰減值。
2）正弦波輸出幅度≥10V,輸出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。
3）頻率范圍: 0.1HZ~3MHz, 采用鍵盤直接輸入數字設定頻率,。
4）輸出幅度采用電位器調節，正弦波輸出具有20db,40db衰減。
5）方波占空比可調, 調節范圍：1%-99%調節；方波和三角波采用TTL電平輸出。
6）頻率計最高測量范圍100MHz，自動換檔。
3·七段譯碼器及對應譯碼顯示數碼管。
4·單次脈沖：每撥按一次鈕子開關可得到一組正負脈沖。
5·通信原理部分

本系統由1個底板和18個標準配置實驗模塊組成，詳細參數見下表：
底板模塊：

模擬信號源	非同步正弦波	頻率0.3～10KHZ連續可調，幅度0～10V連續可調。
	非同步三角波
	非同步方波
	同步正弦波	頻率2KHZ，幅度0～10V連續可調。
話音接口	語音輸入	提供發送輸出、接收輸入的連接接口
抽樣脈沖	同步矩形脈沖	頻率8KHZ
	非同步矩形脈沖	頻率2～35KHZ連續可調
計算機接口	RS232	提供發送輸出、接收輸入的連接接口
電源		提供-12V、+12V、+5V、-5V等系統電源，另提供輸出接口
實際通信信道	有線電纜	1310nm、1550nm一體化光端機，此部分選配
	光纖通信
音頻終端	終端濾波放大器	提供多組濾波器、音頻功放、喇叭
眼圖觀測		可觀測噪聲、串擾、理想眼圖
實驗模塊接口		可同時安放9個實驗模塊，完成單元、系統性實驗
數字信號源	15位m序列		頻率2KHZ、32KHZ可設置，另可根據用戶要求配置

實驗模塊：

1	時鐘與基帶數據發生模塊	提供系統時鐘和各類數字信號源
2	PAM脈沖幅度調制模塊	完成抽樣定理、PAM調制、傳輸模擬實驗
3	PCM/ADPCM編譯碼模塊	完成PCM、ADPCM編譯碼單元實驗
4	CVSD增量調制編譯碼模塊	完成CVSD編譯碼單元實驗
5	AMI /HDB3編譯碼模塊	完成AMI /HDB3編譯碼單元實驗
6	頻分復用	完成線路成形與頻分復用
7	數字頻率合成模塊	完成壓控振蕩器、頻率合成實驗
8	FSK(MSK)調制模塊	完成MSK、FSK調制實驗
9	FSK(MSK)解調模塊	完成MSK、FSK解調實驗
10	BPSK(DPSK)調制模塊	完成BPSK、DPSK調制實驗
11	BPSK(DPSK)解調模塊	完成BPSK、DPSK解調實驗
12	噪聲模塊	提供白噪聲
13	復接/解復接、同步提取模塊	完成多種數據的時分復接解復接、碼分復接解復接、位同步幀同步提取實驗
14	卷積、漢明、交織、循環編碼模塊	完成卷積、卷積、漢明、交織、循環編碼實驗，多種碼型變換
15	卷積、漢明、交織、循環傳輸模塊	信道仿真
16	卷積、漢明、交織、循環譯碼模塊	完成漢明、交織、循環譯碼實驗，
17	軟件無線電-調制模塊	完成PSK調制；FSK調制；MSK調制；QPSK調制； OQPSK調制；CDMA編碼和多種模擬調制；
18	軟件無線電-解調模塊	PSK解調；FSK解調；MSK解調；QPSK解調等； OQPSK調制；CDMA譯碼

注：標準配置18個模塊，不包含選配置部分
6·外測交直流二用電流表:精度0.5級，三位半數字式顯示，測量范圍:0～999mA。
7·外測交直流二用電壓表:精度0.5級，三位半數字式顯示，測量范圍:0～99.9V。

四、設備的構成、配備:
（一）構成與配備(以二十四座為例)
1、實驗操作桌12張，一桌二座。操作桌桌面中央設置通用電路插扳（尺寸:35×90cm），電路板由進口ABS注塑而成，背面裝有壓鑄而成九孔成一組的銅片，表面布有九孔成一組相互聯通的插孔，創新實驗元件模塊在其上任意拼插成實驗電路。創新實驗元件模塊盒體透明直觀，內裝元件一目了然，盒蓋與盒體之間采用壓卡式結構、維修拆裝、更換方便。每張操作桌配有一粒膠皮板，保護通用電路插板和桌面(如需要在桌上放置電機、焊接等).實驗操作桌下部有二只元件儲存柜，放置實驗元器件及儲存板。
2、實驗臺，共12臺，每張學生實驗操作桌上配置l臺。
3、示教控制臺1臺：由示教實驗操作桌、實驗臺、演示控制屏組成，能分別無線遙控控制12臺學生實驗臺的電源。尺寸為160×70cm。

電源無線總控制功能：
一）、概述
"SG-3001B型電源無線總控制臺" 針對普通電源控制臺諸多缺點而設計。利用單片機進行數字編碼、解碼，通過無線數字收發模塊發送接收控制編碼，實現電源的無線控制。控制臺具有結構簡單、操作方便、可靠性高，易于維護等優點，解決了傳統布線式的電源控制臺連接導線多、布線麻煩以及布線成本高等致命缺點。總控制臺與被控實驗設備在電氣上相互獨立，有利于實驗室布局的改變及重組。
二）、特點
1、該設備以315MHz無線數字收發模塊為無線傳輸載體，配合單片機編碼解碼實現多個實驗室、多臺實驗設備電源的無線開關控制。
2、一臺"SGKZ-1型電源無線總控制臺"可對單個實驗室的30臺（60座）實驗設備進行單臺、多臺或全部設備的電源開關無線控制。
3、每臺設備有對應的指示燈指示當前的電源開關狀態；對實訓室30臺（60座）實驗設備的電源開關無線控制。
4、配有上位機軟件，可通過電腦對實驗設備的電源開關進行控制。
三）、技術性能
1、工作電源：AC220V±10%/ 50Hz
2、工作環境：溫度-10℃～40℃ 相對濕度<85%(25℃)
3、載波頻率：315MHz
4、控制范圍：>50m
5、控制能力：60臺
6、外形尺寸：294mm×237mm×200mm
四）、裝置配置
1、按鍵模塊：按鍵模塊分為電源開關控制鍵和功能鍵，其中"1號臺"～"60號臺"及"全開"和"全關"為電源開關控制鍵，"確認"和"取消"為功能鍵。"1號臺"～"60號臺"開關控制鍵分別對應一個實驗室的60臺實驗設備，實現單臺控制操作；"全開"和"全關"對應實驗室所有實驗設備，可實現所有實驗設備的一鍵開關控制；"確認"和"取消"鍵對開關控制鍵的操作進行確認或取消。
2、狀態指示模塊：該模塊有"1號臺"～"60號臺"共60個指示燈，分別指示該控制臺對應實驗室的60臺實驗設備的電源開關狀態，燈常亮表示對應實驗臺電源開，燈常滅表示對應實驗臺電源關，燈閃爍表示對該實驗臺正在進行開關控制操作，處于等待確認狀態，通過閃爍時間比來區分設備當前開關狀態與操作狀態。
3、發射模塊：載波頻率為315MHz，通過配套天線發射總控臺的數字編碼。
4、通信串口：通信串口為總控制臺與電腦的通信接口，可使用上位機軟件對實驗設備進行開關控制，上位機軟件界面簡潔，操作方便。
五）、上位機軟件功能
1.串口掃描檢測
2.通過串口發送工作臺工作命令
3.接收識別主控制臺發送工作臺開關控制的命令，并刷新工作臺狀態顯示
4.能控制最多128工作臺
5.開關工作臺操作時間顯示

五、設備配置清單（以二十四座為例）

NO	配置名稱	型號規格	單位	數量	備注
1	教師主控臺		套	1	具有無線控制學生電源功能
2	學生機頭		臺	12
3	學生桌		個	12
4	模電數電透明創新實驗模塊		套	13	詳見清單一
5	現代通信技術實驗平臺		套	13
6	實驗模塊		套	13	每套18個電路模塊
7	現代通信技術實驗配套軟件光盤		套	13
8	現代通信原理使用說明書		套	13
9	學生桌面板		塊	12
10	絕緣皮		張	13
11	凳子		張	25
12	工具		套	13
（1）	螺絲刀	小十字	把	13
（2）	螺絲刀	大十字	把	13
（3）	螺絲刀	小一字	把	13
（4）	螺絲刀	大一字	把	13
（5）	剝線鉗		把	13
（6）	尖觜鉗		把	13
（7）	萬用表	MF-47	只	13
（8）	數字萬用表	DT890B+	只	13

六、實驗項目：
（一）模電、數電部分：
(1)模擬部分
1．二極管的正、反相特性
2．晶體三極管的輸入、輸出特性　
3．晶體管共射極單管放大器　　　
4．兩級阻容耦合放大電路　　　
5．負反饋對放大器性能的影響　　
6．場效應管放大器　　　　　　　
7．差動放大電路　　　　　　　　
8．運算放大器指標測試　　　　　
9．集成運算放大器的基本應用(多種模擬運算電路)
10．集成運算放大器非線性應用（多種波形發生器）
11．變壓器耦合推挽功率放大器
12．0TL功率放大器
13．集成功率放大器
14．單相橋式整流電路
15．串聯型晶體管直流穩壓電源(設計性實驗)
16．集成直流穩壓電源
17．單結晶體管特性
18．單結晶體管觸發電路
19．晶閘管簡單測試
20．晶閘管可控整流電路
利用上述20項實驗元器件還可完成下面實驗項目
1．電壓負反饋偏置電路　　　　
2．分壓式電流負反饋偏置電路
3．用二極管穩定工作點　　　
4．共基極放大電路　
5．共集電極放大電路　
6．共源極基本放大電路
7．場效應管共漏極電路
8．場效應管共柵極電路　
9．單管阻容放大電路
10．變壓器耦合放大電路
11．甲類功率放大電路
12．串聯電流負反饋電路
13．串聯電壓負反饋電路
14．并聯電壓負反饋電路
15．并聯電流負反饋電路
16．共基共射極放大電路
17．自舉射極輸出電路
18．NPN一PNP直接耦合放大電路
19．用負反饋消除自激振蕩
20．晶體管開關作用
21．變壓器反饋式振蕩電路
22．電容三點式振蕩電路
23．電感三點式振蕩電路
24．差動放大電路的基本形式
25．長尾式差動放大電路
26．雙電源長尾式差動放大電路
27．運放用作交流比例放大
28．反相輸入保護措施
29．同相輸入保護措施
30．電源極性錯接的保護
31．RC高通電路
32．利用三極管來保護器件
33．差動輸入運算電路
34．快速積分電路
35．模擬一階微分方程電路
36．模擬二階微分方程電路
37．基本對數運算電路
38．實用微分電路
39．反對數放大基本電路
40．簡單的過零比較電路
41．利用二級管作為上限檢測幅度選擇電路
42．下限幅度選擇電路
43．RC無源網絡的低通濾波電路
44．同相輸入一階低通濾波電路
45．反相輸入一階低通濾波電路
46．簡單的二階RC濾波電路
47．典型二階RC有源低通濾波電路
48．典型二階高通有源濾波電路
49．基本帶通濾波電路
50．典型帶通濾波電路
51．矩型波振蕩電路
52．寬度可調的矩形波發生器
53．幅頻可調的鋸齒波發生器
54．單相半波整流電路
55．單相全波整流電路
56．電容濾波電路
57．電容濾波帶電阻負載
58．RC濾波電路
59．基本LC濾波電路
60．二倍壓整流電路
61．三倍壓整流電路
62．基本穩壓電路
63．基本調整管穩壓電路6
64．具有放大環節的穩壓電路
65．單相半波可控硅整流
66．電子調壓電路
67．電子催眠器一一趣味性實驗一
68．電子門鈴電路一一趣味性實驗二
69．電子報警電路一一趣味性實驗三

(2)數字部分
1．TTL集成邏輯門的參數測試
2．CM0S邏輯門的參數測試
3．TTL集成電極開路門與三態輸出門的應用
4．與、非、或、與非門電路實驗
5．半加器電路實驗
6．全加器電路實驗
7．RS觸發器實驗
8．D觸發器實驗
9．JK觸發器實驗
10．T觸發器實驗
11．JK型觸發器轉換成D觸發器
12．D型觸發器轉換成JK觸發器
13．計數器實驗
14．MSI移位寄存器及其應用
15．譯碼器及其變換方式
16．MSI數據選擇器及邏輯設計
17．微分型單穩態電路
18．環形多諧振蕩器
19．利用門電路構成編碼器分配器、選擇器
20．組合電路的設計之一一一編碼轉換
21．組合電路的設計之二一一顯示電路
22．同步時序電路的設計
23．計算機時序電路的設計
24．集成定時器測試及應用
25．CM0S集成A/D、D/A轉換電路實驗
26．二極管非門、或非門電路
27．三極管非門、與非門、或非門電路
28．異步十進制減法計數器
29．異步十進制加法計數器
30．綜合能力培訓實驗一一電子秒表

（二）通信原理部分
第一部分基礎實驗
實驗1 555自激多諧振蕩器實驗
實驗2 模擬信號源實驗
實驗3 CPLD可編程邏輯器件實驗
實驗4 接收濾波放大器實驗
實驗5 計算機串口實驗
實驗6 數字光纖通信實驗
第二部分原理實驗
實驗1 基帶信號的常見碼型變換實驗
實驗2 抽樣定理及其應用實驗
實驗3 PCM編譯碼系統實驗
實驗4 ADPCM編譯碼系統實驗
實驗5 CVSD編譯碼系統實驗
實驗6 FSK（ASK）調制解調實驗
實驗7 相位鍵控PSK（DPSK）調制解調實驗
實驗8 數字同步技術實驗
實驗9 眼圖觀察測量實驗
實驗10 線路成形與頻分復用
實驗11 時分復用與解復用
實驗12 碼分復用與解復用
實驗13 波分復用與解復用（需另配光端機）
實驗14 數字頻率合成實驗
實驗15 AMI/HDB3編譯碼實驗
實驗16 卷積編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗17 漢明碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗18 漢明、交織碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗19 循環碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗20 信道仿真與信道均衡實驗
實驗21 現代調制技術實驗之一（FSK調制解調）
實驗22 現代調制技術實驗之二（BPSK調制解調）
實驗23 現代調制技術實驗之三（QPSK調制解調）
實驗24 現代調制技術實驗之四（OQPSK調制解調）
實驗25 現代調制技術實驗之五（MSK調制解調）
實驗26 現代調制技術實驗之六（直接序列擴頻DS編解碼）
實驗27 現代調制技術實驗之七（AM調制）
實驗28 現代調制技術實驗之八（DSB調制）
實驗29 現代調制技術實驗之九（SSB調制）
實驗30 虛擬頻譜儀虛擬誤碼儀實驗

第三部分綜合實驗
實驗1 信源、PCM、HDB3傳輸系統實驗
實驗2 信源、PCM、漢明碼傳輸系統實驗
實驗3 信源、PCM、漢明、交織碼傳輸系統實驗
實驗4 信源、CVSD、漢明碼傳輸系統實驗
實驗5 信源、CVSD、漢明、交織碼傳輸系統實驗
實驗6 信源、時分復接/解復接系統實驗
實驗7 信源、碼分復接/解復接系統實驗
實驗8 信源、CVSD、DPSK傳輸系統實驗
實驗9 通信信道誤碼測試實驗

第四部分開發實驗
實驗1 M序列產生實驗
實驗2 PCM時序控制與PCM數據采集實驗
實驗3 CMI編譯碼實現實驗
實驗4 絕對/相對碼轉換實驗
實驗5 FSK系統建模與設計（VHDL）實驗
實驗6 信道編譯碼開發實驗
實驗7 PC機數據、PSK傳輸系統實驗
實驗8 PC機數據、FSK傳輸系統實驗
實驗 9 碼型變換、基帶編碼開發實驗

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