[實用新型]一種多功能教學綜合頻譜儀

有效

• 申請號: 201821411559.3
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN209373879U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 劉一清;宋夢欣
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G01R23/16;G01R23/165
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本實用新型公開了一種多功能教學綜合頻譜儀，其特點是該教學示波器由自動增益控制模塊與信號放大模塊、頻率切換模塊、FPGA信號分析模塊和ARM單片機模塊依次串接而成，所述FPGA信號分析模塊與自動增益控制模塊連接；所述自動增益控制模塊、信號放大模塊、頻率切換模塊、FPGA信號分析模塊和ARM單片機模塊由與其連接的電源模塊供電。本實用新型與現有技術相比具有結構簡單、攜帶方便、功能綜合和測量準確的優點，適合大學生電子實驗使用的綜合信號分析儀，讓電子類專業學生在實驗中測量信號更加方便快捷。

技術領域

本實用新型涉及電子儀器技術領域，尤其是一種用于實驗教學或工程測量的多功能教學綜合頻譜儀。

背景技術

在電子信息類專業的實驗中，越來越離不開示波器、頻譜儀等電子儀器，但實驗室使用的電子儀器通常具有價格昂貴、功能重疊、儀器笨重、不便于攜帶的缺點。昂貴的進口儀器給高校帶來很大的開支，另一方面一旦學生們實驗時需要使用多種儀器，會占用實驗桌較大的面積，導致實驗桌雜亂而擁擠。因此設計一款適合大學生電子實驗使用的綜合頻譜儀，讓同學們在實驗中測量信號更加方便快捷和準確。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而設計的一種多功能教學綜合頻譜儀，采用模擬與數字結合的架構，前級模擬架構進行量程轉換與變頻，而中頻處理部分采用數字架構，中頻信號由A/D量化，FPGA實現FFT與信號處理，使用ARM與FPGA進行數據通信，并控制本地觸摸屏的顯示與用戶輸入，具有頻譜測量、波形顯示、信號發生和邏輯分析的功能，攜帶方便、功能簡化、測量準確、適合大學生電子實驗使用的綜合信號分析儀，讓電子類專業學生在實驗中測量信號更加方便快捷。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種多功能教學綜合頻譜儀，其特點是該教學示波器由自動增益控制模塊與信號放大模塊、頻率切換模塊、FPGA信號分析模塊和ARM單片機模塊依次串接而成，所述FPGA信號分析模塊與自動增益控制模塊連接；所述自動增益控制模塊、信號放大模塊、頻率切換模塊、FPGA信號分析模塊和ARM單片機模塊由與其連接的電源模塊供電。

所述自動增益控制模塊由阻抗選擇/隔直電路、直流檢測電路、第一繼電器切換電路、十倍增益電路、一倍增益電路、0.1倍衰減電路和第二繼電器切換電路構成，所述阻抗選擇/隔直電路分別與直流檢測電路和第一繼電器切換電路連接；所述第一繼電器切換電路與第二繼電器切換電路之間并接十倍增益放大電路、一倍增益放大電路和0.1倍衰減電路。

所述信號放大模塊由可調增益放大電路分別連接的測量電路、第一比較電路、DAC接口電路、跟隨電路和第二比較電路組成，所述DAC接口電路與第一比較電路互連；所述第一比較電路、跟隨電路和第二比較電路并接輸出電路；所述可調增益放大電路與自動增益控制模塊中的第二繼電器切換電路連接。

所述頻率切換模塊由依次串接的第三繼電器切換電路與混頻電路、低通濾波電路和第四切換電路組成，所述第四繼電器切換電路與第三繼電器切換電路互連；所述第三繼電器切換電路與信號放大模塊中的輸出接口電路連接。

所述FPGA信號分析模塊由依次串接的時鐘模塊、ADC模塊、采樣改變模塊、波形測量模塊、數據緩存模塊、封裝/解封模塊、波形觸發模塊和波形緩存模塊組成，所述波形測量模塊串接檔位切換模塊后與數據緩存模塊連接；所述波形觸發模塊與波形測量模塊互連；所述采樣改變模塊與封裝/解封模塊互連；所述ADC模塊與頻率切換模塊中的第四繼電器切換電路，以及自動增益控制模塊中的第一繼電器切換電路和第二繼電器切換電路連接。

所述ARM單片機模塊由ARM核心電路分別連接的SPI通信接口模塊、低頻ADC模塊、高速DAC模塊、高速DDS模塊和觸摸屏組成；所述SPI通信接口模塊與FPGA信號分析模塊中的封裝/解封模塊連接；所述低頻ADC模塊與信號放大模塊中的DAC接口電路連接；所述高速DAC模塊與頻率切換模塊中的第三繼電器切換電路連接；所述高速DDS模塊與頻率切換模塊中的混頻電路連接。

所述阻抗/隔直電路為信號輸入端。