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实验7 虚拟仪器使用说明*
一、实验目的
1．掌握本虚拟示波器和频谱仪的使用方法； 2．了解本实验系统硬件的原理结构。
二、实验仪器
1．时钟与基带数据发生模块，位号：G（实物图片如第3页）
2．线路均衡、软件无线电调制模块 位号：A （实物图片见第153 页） 3．20M双踪示波器 4．信号连接线 2根 5．USB接口线 1根
三、实验原理
虚拟仪器（Virtual Instruments简称VI）技术发展非常迅速，所有测量测试仪器主要由数据采集、数据分析、结果输出显示等三大部分组成，其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成（如有代表性的LABVIEW软件），因此只要提供一定采集精度的数据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。基于计算机的数字化测量测试仪器就称之为虚拟仪器（VI）。注意：这里所指的虚拟仪器和EDA仿真软件中的虚拟仪器概念完全不同，它可以完全替代传统台式测量测试仪器。而EDA仿真软件中的虚拟仪
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器是纯软件的、仿真的。
虚拟仪器可使用相同的硬件系统，通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器，即软件系统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为各种仪器，因此可以说“软件即仪器”。
图7-1为本实验中虚拟仪器的结构示意图,图中数据采集电路在“线路均衡、软件无线电调制模块”内，AD采集由V1572芯片完成，采集数据由DSP处理后经USB送往计算机。由于模块采样率的限制，为了能得到较为理想的测试效果，测试信号的最高频率最好不要超过40KHZ。
41P01 待测信号 V1572 AD采集 DSP数据处理 USB接口 计算机 数据采集
图7-1虚拟仪器测试结构示意图
待测信号由41P01铆孔输入， “线路均衡、软件无线电调制模块”中41SW01拨码开关选择“0000”（往上为“1”，往下为“0”），41K01选择左边档“频谱”，USB接口通过接口电缆与计算机连接。例如要测试频率为9KHZ峰峰值为2.8V的正弦波信号的波形，虚拟示波器测试界面如图7-2所示。如要测试此正弦波信号的频谱，请点击界面中左上角“频谱分析”标题。界面如图7-3所示，选择频谱分析功能时，右边的时间、幅度等旋钮开关均不起作用。
图7-2 测试信号波形时虚拟示波器界面图
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图7-3 测试信号频谱时虚拟频谱仪界面图
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第二部分 通信原理重要部件实验
实验1 抽样定理及其应用实验
一、实验目的
1．通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解； 2．通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点； 3．学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。
二、实验仪器
1．PAM脉冲调幅模块，位号：H（实物图片如下）
2．时钟与基带数据发生模块，位号：G（实物图片见第3页） 3．20M双踪示波器1台 4．频率计1台 5．小平口螺丝刀1只 6．信号连接线3根
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三、实验原理
抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。
通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。关于PDM和PPM，国外在上世纪70年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。 抽样定理实验电路框图，如图1-1所示。
P03 32P01 开关抽样器 32TP01 32P03 P15 DDS信号源 32P02 信道模拟 32W01 P14 信号恢复 滤波器 抽样脉冲 形成电路 4SW02控制 P09 图1-1 抽样的实验过程结构示意图 本实验中需要用到以下5个功能模块。
1．DDS信号源：它提供正弦波等信号，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”，作为脉冲幅度调制器的调制信号。P03测试点可用于调制信号的连接和测量；另外，如果实验室配备了电话单机，也可以使用用户电话模块，这样验证实验效果更直接、更形象，P05测试点可用于语音信号的连接和测量。
2．抽样脉冲形成电路模块：它提供有限高度，不同宽度和频率的的抽样脉冲序列，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”， 作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲。P09测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可调，占空比为50 0/0。（调节方法参见实验5）
3．PAM脉冲调幅模块：它采用模拟开关CD4066实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在32TP01测试点可以测量到已调信号波形。 调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过PAM模拟信道（模拟实际信道的惰性）的传输，从32P03铆孔输出，它可能会产生波形失真。 PAM模拟信道电路示意图如图1-2所示，32W01（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性，当R1C1=R2C2时，PAM已调信号理论上无失真。
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