SG-3001B模电、数电、现代通讯原理实验室成套设备

时间：2022-04-19 15:49:50

一、研制本产品的意义：
本现代通信原理教学实验装置是针对电子和通信工程类专业学生，系统完成《通信原理》等现代通信技术相关课程实验专门研制的实验平台。
该实验平台最大的特点是系统性强，它真实再现了：信源的模数转换、模拟调制、信道仿真、模拟解调、信宿的数模转换的频带传输过程；信源的模数转换、信道复接、信道纠错编码、光纤传输、帧同步位同步、纠错译码、解复接、信宿的数模转换的基带传输过程；
实验平台全部采用模块化结构，各模块既能完成完整通信系统中对应单元部分实验，又能由学生用单元模块构建一个完整通信系统进行系统实验，从而有助于学生理解通信系统中各要素的作用；实验平台把通信系统中涉及的基本电路、终端编译码、线路编译码、调制解调、信道传输等重要的理论安排了相应的实验内容；实验平台既有基础性实验，又有采用新技术新器件（FPGA、DSP）等提高型实验，从而完成一个理论验证性、综合性、二次开发性，由低向高的系统学习过程。通过这些实验能够促进学生对《通信原理》课程内容的理解、掌握，并使学生对通信系统、当今新技术、工程实现有一个较全面的了解。系统采用"主板+实验模块"相结合的灵活结构，便于学校选择、定制、硬件升级。
为了便于学生理解课程，指导书中配有每个实验的原理图。为配合基础教学的需要，增添了数字电路、模拟电子技术实验线路。这一崭新的系统实现了专业基础课（模拟、数字电路）、专业课(通信原理)、毕业设计的三合一，做到一机多用，大大节省实验室，节省管理人员，节省资金。

二、系统特点：
1.产品的设计是结合了高等学校电子信息类规划教材，如《通信原理》第2版(宋祖顺编著)、《现代通信原理》(曹志刚、钱亚生编著)等教材相关内容所研制的新一代通信技术实验教学装置。
2、通讯部分采用了"底板+实验模块"的结构，不仅按实验内容与功能将电路模块化，而且各个模块独立设计，能方便地组合进行单元实验和多种单/双工通信系统实验。同时可按用户需求定制模块、选购模块、升级模块。
3.实验模块的输入输出信号都采用铆孔开放出来，由实验者根据实验需要进行连接组合，增强实验者的参与性。
4.每个实验模块都采用有机玻璃覆盖保护，方便实验室管理。
5.实验中的重要参数都可以调节或设置，方便实验者分析对比。
6.可完成单元、系统实验几十项，涵盖了终端编译码、线路编译码、调制解调、信道传输等方面的内容。
7.内置函数信号源、数字信号源、电话接口、计算机接口、同轴电缆信道、光信道、音频功放等功能模块，详细见"系统组成" 项。
8.内置4组稳压电源，全部具有短路软截至保护自动恢复功能，并提供电源输出接口。
9.系统涉及了计算机通信、MS51、DSP、CPLD等多种技术，并留有开发接口，二次开发性强。
10、数电、模电创新实验透明模块盒体透明直观，内装元件一目了然，盒盖印有永不褪色元件符号，线条清晰美观，盒盖与盒体采用压卡式结构、维修拆装方便，在桌面中央通用九孔电路板上任意拼插盒成实验电路，实验方便、快捷，动手能力强。

三、功能与结构：
（一）实验台部分：
1、电源
1.1电源输入:工作电压220V±5%(50Hz)，输入时指示灯亮。
1.2电源输出：有保险丝和漏电保护开关二级保护功能。
A组:低压交流电压3-24V分七档可调，输出电流1.5A。
B组: 二组互相独立的0-30V直流稳压电源，内置式继电器自动换档，多圈电位器连续调压，输出电流2A，具有预设式限流保护功能。
C组:低压直流稳压电源，电压+5V，电流0.5A，有表指示。
D组:单相市电输出，供用户自备仪器使用。
2·功率输出函数发生器：
1）采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD显示输出频率、波形，衰减值。
2）正弦波输出幅度≥10V,输出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。
3）频率范围: 0.1HZ~3MHz, 采用键盘直接输入数字设定频率,。
4）输出幅度采用电位器调节，正弦波输出具有20db,40db衰减。
5）方波占空比可调, 调节范围：1%-99%调节；方波和三角波采用TTL电平输出。
6）频率计最高测量范围100MHz，自动换档。
3·七段译码器及对应译码显示数码管。
4·单次脉冲：每拨按一次钮子开关可得到一组正负脉冲。
5·通信原理部分

本系统由1个底板和18个标准配置实验模块组成，详细参数见下表：
底板模块：

模拟信号源	非同步正弦波	频率0.3～10KHZ连续可调，幅度0～10V连续可调。
	非同步三角波
	非同步方波
	同步正弦波	频率2KHZ，幅度0～10V连续可调。
话音接口	语音输入	提供发送输出、接收输入的连接接口
抽样脉冲	同步矩形脉冲	频率8KHZ
	非同步矩形脉冲	频率2～35KHZ连续可调
计算机接口	RS232	提供发送输出、接收输入的连接接口
电源		提供-12V、+12V、+5V、-5V等系统电源，另提供输出接口
实际通信信道	有线电缆	1310nm、1550nm一体化光端机，此部分选配
	光纤通信
音频终端	终端滤波放大器	提供多组滤波器、音频功放、喇叭
眼图观测		可观测噪声、串扰、理想眼图
实验模块接口		可同时安放9个实验模块，完成单元、系统性实验
数字信号源	15位m序列		频率2KHZ、32KHZ可设置，另可根据用户要求配置

实验模块：

1	时钟与基带数据发生模块	提供系统时钟和各类数字信号源
2	PAM脉冲幅度调制模块	完成抽样定理、PAM调制、传输模拟实验
3	PCM/ADPCM编译码模块	完成PCM、ADPCM编译码单元实验
4	CVSD增量调制编译码模块	完成CVSD编译码单元实验
5	AMI /HDB3编译码模块	完成AMI /HDB3编译码单元实验
6	频分复用	完成线路成形与频分复用
7	数字频率合成模块	完成压控振荡器、频率合成实验
8	FSK(MSK)调制模块	完成MSK、FSK调制实验
9	FSK(MSK)解调模块	完成MSK、FSK解调实验
10	BPSK(DPSK)调制模块	完成BPSK、DPSK调制实验
11	BPSK(DPSK)解调模块	完成BPSK、DPSK解调实验
12	噪声模块	提供白噪声
13	复接/解复接、同步提取模块	完成多种数据的时分复接解复接、码分复接解复接、位同步帧同步提取实验
14	卷积、汉明、交织、循环编码模块	完成卷积、卷积、汉明、交织、循环编码实验，多种码型变换
15	卷积、汉明、交织、循环传输模块	信道仿真
16	卷积、汉明、交织、循环译码模块	完成汉明、交织、循环译码实验，
17	软件无线电-调制模块	完成PSK调制；FSK调制；MSK调制；QPSK调制； OQPSK调制；CDMA编码和多种模拟调制；
18	软件无线电-解调模块	PSK解调；FSK解调；MSK解调；QPSK解调等； OQPSK调制；CDMA译码

注：标准配置18个模块，不包含选配置部分
6·外测交直流二用电流表:精度0.5级，三位半数字式显示，测量范围:0～999mA。
7·外测交直流二用电压表:精度0.5级，三位半数字式显示，测量范围:0～99.9V。

四、设备的构成、配备:
（一）构成与配备(以二十四座为例)
1、实验操作桌12张，一桌二座。操作桌桌面中央设置通用电路插扳（尺寸:35×90cm），电路板由进口ABS注塑而成，背面装有压铸而成九孔成一组的铜片，表面布有九孔成一组相互联通的插孔，创新实验元件模块在其上任意拼插成实验电路。创新实验元件模块盒体透明直观，内装元件一目了然，盒盖与盒体之间采用压卡式结构、维修拆装、更换方便。每张操作桌配有一粒胶皮板，保护通用电路插板和桌面(如需要在桌上放置电机、焊接等).实验操作桌下部有二只元件储存柜，放置实验元器件及储存板。
2、实验台，共12台，每张学生实验操作桌上配置l台。
3、示教控制台1台：由示教实验操作桌、实验台、演示控制屏组成，能分别无线遥控控制12台学生实验台的电源。尺寸为160×70cm。

电源无线总控制功能：
一）、概述
"SG-3001B型电源无线总控制台" 针对普通电源控制台诸多缺点而设计。利用单片机进行数字编码、解码，通过无线数字收发模块发送接收控制编码，实现电源的无线控制。控制台具有结构简单、操作方便、可靠性高，易于维护等优点，解决了传统布线式的电源控制台连接导线多、布线麻烦以及布线成本高等致命缺点。总控制台与被控实验设备在电气上相互独立，有利于实验室布局的改变及重组。
二）、特点
1、该设备以315MHz无线数字收发模块为无线传输载体，配合单片机编码解码实现多个实验室、多台实验设备电源的无线开关控制。
2、一台"SGKZ-1型电源无线总控制台"可对单个实验室的30台（60座）实验设备进行单台、多台或全部设备的电源开关无线控制。
3、每台设备有对应的指示灯指示当前的电源开关状态；对实训室30台（60座）实验设备的电源开关无线控制。
4、配有上位机软件，可通过电脑对实验设备的电源开关进行控制。
三）、技术性能
1、工作电源：AC220V±10%/ 50Hz
2、工作环境：温度-10℃～40℃ 相对湿度<85%(25℃)
3、载波频率：315MHz
4、控制范围：>50m
5、控制能力：60台
6、外形尺寸：294mm×237mm×200mm
四）、装置配置
1、按键模块：按键模块分为电源开关控制键和功能键，其中"1号台"～"60号台"及"全开"和"全关"为电源开关控制键，"确认"和"取消"为功能键。"1号台"～"60号台"开关控制键分别对应一个实验室的60台实验设备，实现单台控制操作；"全开"和"全关"对应实验室所有实验设备，可实现所有实验设备的一键开关控制；"确认"和"取消"键对开关控制键的操作进行确认或取消。
2、状态指示模块：该模块有"1号台"～"60号台"共60个指示灯，分别指示该控制台对应实验室的60台实验设备的电源开关状态，灯常亮表示对应实验台电源开，灯常灭表示对应实验台电源关，灯闪烁表示对该实验台正在进行开关控制操作，处于等待确认状态，通过闪烁时间比来区分设备当前开关状态与操作状态。
3、发射模块：载波频率为315MHz，通过配套天线发射总控台的数字编码。
4、通信串口：通信串口为总控制台与电脑的通信接口，可使用上位机软件对实验设备进行开关控制，上位机软件界面简洁，操作方便。
五）、上位机软件功能
1.串口扫描检测
2.通过串口发送工作台工作命令
3.接收识别主控制台发送工作台开关控制的命令，并刷新工作台状态显示
4.能控制最多128工作台
5.开关工作台操作时间显示

五、设备配置清单（以二十四座为例）

NO	配置名称	型号规格	单位	数量	备注
1	教师主控台		套	1	具有无线控制学生电源功能
2	学生机头		台	12
3	学生桌		个	12
4	模电数电透明创新实验模块		套	13	详见清单一
5	现代通信技术实验平台		套	13
6	实验模块		套	13	每套18个电路模块
7	现代通信技术实验配套软件光盘		套	13
8	现代通信原理使用说明书		套	13
9	学生桌面板		块	12
10	绝缘皮		张	13
11	凳子		张	25
12	工具		套	13
（1）	螺丝刀	小十字	把	13
（2）	螺丝刀	大十字	把	13
（3）	螺丝刀	小一字	把	13
（4）	螺丝刀	大一字	把	13
（5）	剥线钳		把	13
（6）	尖觜钳		把	13
（7）	万用表	MF-47	只	13
（8）	数字万用表	DT890B+	只	13

六、实验项目：
（一）模电、数电部分：
(1)模拟部分
1．二极管的正、反相特性
2．晶体三极管的输入、输出特性　
3．晶体管共射极单管放大器　　　
4．两级阻容耦合放大电路　　　
5．负反馈对放大器性能的影响　　
6．场效应管放大器　　　　　　　
7．差动放大电路　　　　　　　　
8．运算放大器指标测试　　　　　
9．集成运算放大器的基本应用(多种模拟运算电路)
10．集成运算放大器非线性应用（多种波形发生器）
11．变压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．单相桥式整流电路
15．串联型晶体管直流稳压电源(设计性实验)
16．集成直流稳压电源
17．单结晶体管特性
18．单结晶体管触发电路
19．晶闸管简单测试
20．晶闸管可控整流电路
利用上述20项实验元器件还可完成下面实验项目
1．电压负反馈偏置电路　　　　
2．分压式电流负反馈偏置电路
3．用二极管稳定工作点　　　
4．共基极放大电路　
5．共集电极放大电路　
6．共源极基本放大电路
7．场效应管共漏极电路
8．场效应管共栅极电路　
9．单管阻容放大电路
10．变压器耦合放大电路
11．甲类功率放大电路
12．串联电流负反馈电路
13．串联电压负反馈电路
14．并联电压负反馈电路
15．并联电流负反馈电路
16．共基共射极放大电路
17．自举射极输出电路
18．NPN一PNP直接耦合放大电路
19．用负反馈消除自激振荡
20．晶体管开关作用
21．变压器反馈式振荡电路
22．电容三点式振荡电路
23．电感三点式振荡电路
24．差动放大电路的基本形式
25．长尾式差动放大电路
26．双电源长尾式差动放大电路
27．运放用作交流比例放大
28．反相输入保护措施
29．同相输入保护措施
30．电源极性错接的保护
31．RC高通电路
32．利用三极管来保护器件
33．差动输入运算电路
34．快速积分电路
35．模拟一阶微分方程电路
36．模拟二阶微分方程电路
37．基本对数运算电路
38．实用微分电路
39．反对数放大基本电路
40．简单的过零比较电路
41．利用二级管作为上限检测幅度选择电路
42．下限幅度选择电路
43．RC无源网络的低通滤波电路
44．同相输入一阶低通滤波电路
45．反相输入一阶低通滤波电路
46．简单的二阶RC滤波电路
47．典型二阶RC有源低通滤波电路
48．典型二阶高通有源滤波电路
49．基本带通滤波电路
50．典型带通滤波电路
51．矩型波振荡电路
52．宽度可调的矩形波发生器
53．幅频可调的锯齿波发生器
54．单相半波整流电路
55．单相全波整流电路
56．电容滤波电路
57．电容滤波带电阻负载
58．RC滤波电路
59．基本LC滤波电路
60．二倍压整流电路
61．三倍压整流电路
62．基本稳压电路
63．基本调整管稳压电路6
64．具有放大环节的稳压电路
65．单相半波可控硅整流
66．电子调压电路
67．电子催眠器一一趣味性实验一
68．电子门铃电路一一趣味性实验二
69．电子报警电路一一趣味性实验三

(2)数字部分
1．TTL集成逻辑门的参数测试
2．CM0S逻辑门的参数测试
3．TTL集成电极开路门与三态输出门的应用
4．与、非、或、与非门电路实验
5．半加器电路实验
6．全加器电路实验
7．RS触发器实验
8．D触发器实验
9．JK触发器实验
10．T触发器实验
11．JK型触发器转换成D触发器
12．D型触发器转换成JK触发器
13．计数器实验
14．MSI移位寄存器及其应用
15．译码器及其变换方式
16．MSI数据选择器及逻辑设计
17．微分型单稳态电路
18．环形多谐振荡器
19．利用门电路构成编码器分配器、选择器
20．组合电路的设计之一一一编码转换
21．组合电路的设计之二一一显示电路
22．同步时序电路的设计
23．计算机时序电路的设计
24．集成定时器测试及应用
25．CM0S集成A/D、D/A转换电路实验
26．二极管非门、或非门电路
27．三极管非门、与非门、或非门电路
28．异步十进制减法计数器
29．异步十进制加法计数器
30．综合能力培训实验一一电子秒表

（二）通信原理部分
第一部分基础实验
实验1 555自激多谐振荡器实验
实验2 模拟信号源实验
实验3 CPLD可编程逻辑器件实验
实验4 接收滤波放大器实验
实验5 计算机串口实验
实验6 数字光纤通信实验
第二部分原理实验
实验1 基带信号的常见码型变换实验
实验2 抽样定理及其应用实验
实验3 PCM编译码系统实验
实验4 ADPCM编译码系统实验
实验5 CVSD编译码系统实验
实验6 FSK（ASK）调制解调实验
实验7 相位键控PSK（DPSK）调制解调实验
实验8 数字同步技术实验
实验9 眼图观察测量实验
实验10 线路成形与频分复用
实验11 时分复用与解复用
实验12 码分复用与解复用
实验13 波分复用与解复用（需另配光端机）
实验14 数字频率合成实验
实验15 AMI/HDB3编译码实验
实验16 卷积编译码及纠错能力验证实验
实验17 汉明码编译码及纠错能力验证实验
实验18 汉明、交织码编译码及纠错能力验证实验
实验19 循环码编译码及纠错能力验证实验
实验20 信道仿真与信道均衡实验
实验21 现代调制技术实验之一（FSK调制解调）
实验22 现代调制技术实验之二（BPSK调制解调）
实验23 现代调制技术实验之三（QPSK调制解调）
实验24 现代调制技术实验之四（OQPSK调制解调）
实验25 现代调制技术实验之五（MSK调制解调）
实验26 现代调制技术实验之六（直接序列扩频DS编解码）
实验27 现代调制技术实验之七（AM调制）
实验28 现代调制技术实验之八（DSB调制）
实验29 现代调制技术实验之九（SSB调制）
实验30 虚拟频谱仪虚拟误码仪实验

第三部分综合实验
实验1 信源、PCM、HDB3传输系统实验
实验2 信源、PCM、汉明码传输系统实验
实验3 信源、PCM、汉明、交织码传输系统实验
实验4 信源、CVSD、汉明码传输系统实验
实验5 信源、CVSD、汉明、交织码传输系统实验
实验6 信源、时分复接/解复接系统实验
实验7 信源、码分复接/解复接系统实验
实验8 信源、CVSD、DPSK传输系统实验
实验9 通信信道误码测试实验

第四部分开发实验
实验1 M序列产生实验
实验2 PCM时序控制与PCM数据采集实验
实验3 CMI编译码实现实验
实验4 绝对/相对码转换实验
实验5 FSK系统建模与设计（VHDL）实验
实验6 信道编译码开发实验
实验7 PC机数据、PSK传输系统实验
实验8 PC机数据、FSK传输系统实验
实验 9 码型变换、基带编码开发实验

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