信号与系统实验系统
一、功能要求
1、为了方便模块收纳和售后维护，模块在拆卸后，还应该有独立外壳包装，应能带全封闭外壳进行收纳及运输，单个模块应具备独立包装，避免收纳以及运输途中的元器件损坏；
2、实验电路模块的安装应具备防反接功能，实验模块无法倒装，倒装时，模块无法安装，无法接触到电源；
3、为方便学生实验及学习，模块标识及信号流程功能框图应直接丝印在PCB上，包括I/O接口及其功能标识，让学生在最短时间内熟悉各模块及其功能；
4、各模块均配有独立的多路电源机械开关，不接受电子开关或以模块待机替代关机的虚假方案；
5、为保证电路的幅频响应特性，本次采购不接受数字电位器的方案；
6、实验产品应集成电压表和频率计，且采用自行设计电路，让学生了解这两个部分的设计原理，并且支持测量外部信号；
7、实验产品的信号源应采用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。同时该信号源还应具备方波、三角波以及频率和占空比精确可调的脉冲信号；
8、实验产品应集成数字信号处理模块，并具备如下功能：
1）通过数字信号处理方式实现“信号自卷积”和“信号与系统的卷积”实验；
2）用数字滤波的方式完成“信号的分解与合成”实验，能够完全改变模拟电路实验结果不理想的状况；
3）应能展示滤波器相位移动对方波信号合成的影响，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；
4）支持用快速傅傅里叶变换实现信号的频谱分析，并能够让模拟示波器进行显示；
5）DSP部分应采用自举引导加载的方式，通过拨码开关就能够对不同的程序功能进行加载，能在完全脱离PC机及仿真器的情况下进行上述实验。
9、应包括调幅及频分复用模块，能够涵盖频分复用及解复用方面的实验；
10、实验产品应配有DSP标准的JTAG接口及PC机通信接口，可以方便地进行二次开发实验；
11、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，支持通过拨码开关以及单片机的HPI接口进行不同实验项目的调用，在实验过程中可以方便的进行不同实验的选择；
12、产品应配备数据采集&虚拟仪器模块，可完成数据采集存储回放及信号分析功能。可实现基于LABVIEW虚拟示波器、虚拟频谱仪功能，并且可在PC机上进行实时的信号的时域频域分析。可完成实时信号采集显示，回访及信号处理分析；实时信号的FFT频谱分析；实时信号低通/高通/带通/带阻滤波处理；
13、虚拟仪器模块应内置高速USB接口（免驱动即插即用）及高速数据采集模块，采用专业级别音频采集和回放芯片，采用“过采样”和“抽取滤波”技术确保语音在8KHz采样时也有很好的恢复效果，采样率可编程；内含低噪声、高精度的DA/AD转换器，能达到DVD级别的音频采集及回放效果。两级ADC采样信号放大，提高采样灵敏度，输入信号幅度最小可到15mV无失真，输入幅度最大可到1V无失真。音频信号MIC输入接口与ADC接口分离设计，可满足不同信号源输入要求。DAC与耳机接口分离设计，方便同时回放监听和示波器观测；
14、应能完成基于MATLAB与C++联合在线数字滤波器设计、冲激与频响仿真实验，并且可将设计的滤波器应用于实时采集信号的信号处理中，学生可基于此功能研究各种信号的谐波分量的位置及大小，并且了解自主设计的滤波器在信号处理中的作用；
15、应支持多种信号的卷积处理及过程展示功能，并且集成了Labview和VC两种方案的PC机实时处理系统。
二、参数指标
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=5V；三角波：10Hz~100KHz，Vp-p=5V；方波： 10Hz ~100KHz，Vp-p=5V。且方波占空比任意可调；
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，测量范围为：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、配套仿真软件要求
为了方便上课时对学生进行实验教学指导，整体上应配备一套与硬件实验箱一致的仿真软件，且必须满足以下功能：
1）仿真软件应有独立的算法引擎，应支持校园本地部署，应支持在没有网络的环境下进行仿真实验教学；
2）仿真软件支持模块的信号端口连线及观测，信号连接线支持7种颜色设置、连接线宽度可任意设置，并且连接线的类型可设置直线和曲线；
*3）仿真软件应支持实物模块图和实验原理框图两种显示模式；
4）仿真平台应能同时调用多个二次开发模块，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；
*5）应支持同时调用多个虚拟示波器进行实验的实时观测，且应支持仪器操作面板按键及旋钮的操作，支持YT与XY模式的切换，便于观测星座图；
*6）仿真软件应在PC机上具备与硬件模块相同外观及功能，方便实验指导教学；
7）应支持学生在不同的PC上远程配合来实时地完成一个整体实验，一个学生可以将信号远程发送给另一个学生，并由另一个学生实时配合完成信号的后续处理。
四、配置要求
1、硬件配置要求：
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、数据采集&虚拟仪器模块；
2、软件配置要求：
整体上应至少配备1套与硬件实验箱配套的仿真软件，方便在实验课堂上进行教学使用；
五、实验项目
基础性实验
常规信号观测实验
阶跃响应与冲激响应
连续时间系统的模拟
无失真传输模块
有源无源滤波器
抽样定理与信号恢复
二阶网络函数的模拟
二阶网络状态轨迹显示实验
一阶电路系统的频响测试实验
二阶电路系统的频响测试实验
二阶电路的传输特性
信号卷积实验
矩形脉冲信号的分解与合成
相位对信号合成的影响
信号的频谱分析
数字滤波实验
直接数字频率合成
极点对频响特性的影响
系统相平面分析
FDM频分复用传输系统
DSP数字信号处理及二次开发实验
抽样定理的数字滤波恢复
FIR数字滤波器实验
IIR数字滤波器实验
定时器的使用
音频信号处理实验
音频信号采集及观测实验
音频信号采集及FFT频谱分析实验
音频信号采集及尺度变换实验
音频信号带限处理及FIR数字滤波器设计实验
信号卷积及过程展示实验
六、实验平台要求
实验平台须铝合金型材拼装结构，双层台板设计，外形、颜色、尺寸协调，与实验室的环境、条件相匹配。
1、输入电源：单相三线，交流220V±10%，50HZ；
2、容量：≦1.5KVA；
3、参考尺寸：1600×800×1300mm（长X宽X高）；
4、安全保护：接地保护，漏电保护（动作电流＜30mA），过载保护；
5、提供10位220V/10A插座，插座带安全门；
6、电源指示灯指示电源状态通断；
7、可选数码仪表指示工位序号：3位0.8寸红色高亮度数码显示；
8、双层设计，上层为隔板，下层为实验台面，隔板下方带LED照明（16W），照明开关独立控制；
9、实验台四只主立柱采用截面尺寸不小于70X70mm工业铝合金型材，型材四角圆弧不小于R15mm，型材表面喷砂氧化处理成本色，型材-导轨符合GB/T6892-2015标准；
10、主立柱连接件需采用高强度铝合金压铸件，表面抛丸后喷塑处理；
11、台面上方适当位置安装电源壳体，壳体需采用工业铝合金型材，型材表面喷砂氧化处理成本色，插座、漏电保护装置、指示仪表均安装在壳体面板上，壳体需拆卸简单、维修方便；
12、台面下方配置钢制双抽屉斗箱一套（左抽屉，右键盘），表面喷塑处理，颜色选用暖白色，牢固可靠的固定在方管框架上；
13、台面上方右侧安装铝合金液晶显示器支架一只，固定在主立柱型材的适当位置，（固定19-24寸液晶显示器）；
14、实验台底部右侧位置为金属材质电脑主机托板，表面静电喷塑处理成暖白色；底部左侧位置为金属材质隔板，表面静电喷塑处理成暖白色，用以放置其它实验设备和物品；
15、底部拉杆采用参考尺寸1.5mmX20mmX80mm冷轧电镀锌方钢管制作，表面静电喷塑处理；
16、台面材质采用16mm厚抗贝特板，表面颜色选用暖白色，参考尺寸为1600X800mm；
17、台面上方距离450mm处为上层隔板，隔板采用16mm厚抗贝特板，表面颜色选用暖白色，参考尺寸为1600X350mm；
18、主立柱型材头部需采用塑料件封头，底部安装可调高支脚，所有塑料件材质为ABS；
19、实验台需配置2.5米长、国标1.5平方三芯电源线一根。
七、配套示波器
1、带宽200MHz，采样率2GSa/s；
2、幅值档位（500uV/div~10V/div）；
3、时基范围（1ns/div~1000s/div) ；
4、最高支持存储深度达56Mpts；
5、波形捕获率达50,000个波形每秒；
6、256级波形灰度显示；
7、标配多达65，000帧的硬件实时波形录制，回放，分析功能；
8、标配触发：边沿、脉宽、欠幅、斜率、视频、码型、建立/保持、RS232、IIC、SPI；
9、接口:USB Host/Device，LAN，AUX；
10、8英寸TFT WVGA（800×480）显示屏；
11、为保证设备性能稳定,改善电路的频率特性,采用多层电路板工艺；
12、设备支持与网络实验室管理系统连接。
