信号系统与信号处理实验平台

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信号系统与信号处理实验平台

平台主要针对《信号与系统》、《数字信号处理》、《数字图像处理》等课程实验教学设计。平台设计采用“虚实结合”的实验设计理念，利用FPGA与高速AD/DA完成激励信号的产生和响应信号的采集，结合Matlab强大的信号分析、处理及可视化功能实现各种典型信号系统的特性分析与信号处理。平台同时支持选配立体声语音信号采集单元与数字图像采集单元，通过USB3.0接口完成语音和图像数据的高速传输，利用Matlab强大的语音信号处理功能和数字图像处理功能完成语音信号处理与数字图像处理实现各类信号系统的特性分析与信号处理。

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| 50Hz周期方波信号的分解与合成实验 | AM调制与解调实验 |
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| 低通滤波实验  | 频分复用实验 |
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| 50Hz周期方波信号的分解与合成实验 |
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| AM调制与解调实验 |
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| 低通滤波实验  |
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| 频分复用实验 |
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## 产品组成
###### 信号系统与信号处理实验平台由信号源和实验底板组成。

## 主要参数
#### 信号源
##### 1. 综合信号源单元
##### 提供DDS和高速DA两种模拟输出通道方案，可输出正弦波、方波、三角波、锯齿波、阶梯波、衰减指数信号、高斯函数信号、抽样函数信号、抽样脉冲信号、调幅信号、扫频信号等信号。
###### （ 1 ） 处理器：ARM Cortex-M4（ MCU + DSP + FPU ）
###### （ 2 ） 主频：180MHz
###### （ 3 ） 板载接口：搭载高速USB接口（可与PC端进行通信），USB接口（支持主机、从机及OTG模式）为HS接口（480Mbps）兼容FS接口（12Mbps）等

##### 2. 信号分析与处理硬件单元（可选配）
###### （ 1 ） 处理器：Intel Cyclone III系列芯片
###### （ 2 ） 内存和存储：具有15408个LE单元，内部存储单元达516096bits，128MBytes DDR2
###### （ 3 ） 频率：402MHz
###### （ 4 ） 板载接口：搭载5-Gbps超高速USB3.1接口（兼容USB2.0，支持HS-OTG）
###### （ 5 ） 板载资源：配备RS232串口、高速AD/DA接口、视频接口等资源

#### 实验底板
##### 可使用MATLAB软件进行信号的频分复用及复用信号的拆分的仿真，模拟实际信号的频分复用及复用信号的拆分的过程，可通过高速AD/DA模块输出观察。
##### 1. 无源滤波单元
###### 提供四种滤波器电路：无源低通滤波器、无源高通滤波器、无源带通滤波器、无源带阻滤波器。
##### 2. 有源滤波单元
###### 提供四种滤波器电路：有源低通滤波器、有源高通滤波器、有源带通滤波器、有源带阻滤波器。
##### 3. 基本运算单元
###### 提供四种基本运算单元：加法器、同相比例放大器、反相比例放大器、积分器。电路板采用图形化表示，便于学生理解。
##### 4. 二阶电路特性单元
###### 提供固定连接电路。含有微分电路和RLC二阶电路各1路，可实现二阶电路特性的研究，电路板采用图形化表示，便于学生理解。
##### 5. 二阶系统模拟单元
###### 可以模拟求解二阶系统响应，实现微分方程的模拟求解，电路板采用图形化表示，便于学生理解。
##### 6. 周期方波信号的分解与合成单元
###### 含有周期方波信号的分解电路与合成电路，可实现方波信号的分解，可分解出基波及三、五、七、九次谐波，并可实现方波信号的合成，电路板采用图形化表示，便于学生理解，电路板采用图形化表示，便于学生理解。
##### 7. 抽样定理单元
###### 含有信号抽样电路和信号还原电路，采用高速电子开关实现信号抽样电路，采用低通滤波器实现信号还原电路，可实现低频信号的抽样及还原，电路板采用图形化表示，便于学生理解。
##### 8. AM调制与解调单元
###### 含有AM调制电路和解调电路，可实现信号的调制与解调，电路板采用图形化表示，便于学生理解。
##### 9. 频分复用单元（FDM）
###### 含有信号的频分复用电路和复用信号的拆分电路，由2路信号调制电路和1路加法电路组成频分复用电路，由2路带通滤波电路和2路解调电路组成复用信号拆分电路，可实现信号的频分复用及复用信号的拆分，电路板采用图形化表示，便于学生理解。
###### . . .

## 典型实验
###### （ 1 ） 常用信号的分类与观察
###### （ 2 ） 一阶/二阶电路时域特征
###### （ 3 ） 一阶/二阶电路频域分析
###### （ 4 ） 一阶/二阶电路的单位阶跃响应、单位冲击响应分析
###### （ 5 ） 一阶/二阶电路的零输入响应、零状态响应分析
###### （ 6 ） 二阶网络函数的模拟
###### （ 7 ） 周期方波信号的合成与分解
###### （ 8 ） 周期信号的合成与分解综合实验
###### （ 9 ） 摄像头采集实验
###### （ 10 ）音频回放实验
###### （ 11 ）音频采集实验
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