库号：D52373   

LTE-XH-03A型信号与系统综合实验箱



LTE-XH-03A信号与系统综合实验箱针对信号与系统课程特点，紧扣教学大纲。根据《信号与系统》和《数字信号处理》两门课相互关联的特点，结了信号与系统实验教学经验，并结合数字信号处理、DDS，开发出的“信号与系统”实验箱。它既可完成传统实验箱的信号与系统实验；又可完成传统实验箱难以完成或结果不理想的信号分解、信号与系统卷积、数字滤波器等实验。

此外，为了能支持学生随时随地进行学，我们还专门为本产品配置一套网络版的虚拟软件用于课堂演示教学，方便老师进行课堂教学，提升课堂教学质量。

二、产品组成

信号与系统产品由信号与系统综合实验箱、信号与系统虚拟实验平台、选配模块三个部分组成。



1、信号与系统综合实验箱 2、信号与系统虚拟实验平台 3、选配模块-数据采集&虚拟仪器

三、标配产品介绍

1、信号与系统综合实验箱



信号与系统综合实验箱

LTE-XH-03A信号与系统综合实验箱在设计上采用了模块化设计，各模块均有相同的规格，可容纳9个模块，内置了稳压电源。单台实验箱标配包含9个模块：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；模块一；模块二；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；基本运算单元与连续系统模拟模块。

2、信号与系统虚拟实验平台（简称eLabsim）（1套）



信号与系统虚拟软件界面（图为冲激响应实验）

该平台软件将实验箱、仪器仪表等硬件设备虚拟到计算机软件中。各种仪器的操作与真实设备保持一致，上手容易。系统的引擎为设计并，不是基于labview平台，能与硬件实验箱配合使用，真实模拟硬件实验箱的各种行为。

平台将实验对象按知识切割为一个个独立的模块，可以按照自己的意愿将各模块以不同的方式进行组合以搭建出不同的传输系统。

注：在信号与系统实验室建设中，购买信号与系统实验箱，我司整体上配备一套信号与系统虚拟实验平台软件，方便教师投屏教学。

四、选配产品简介

1、数据采集&虚拟仪器模块(模块编号:S10)



选配模块-数据采集&虚拟仪器

该模块通过高速USB接口与PC机相连，将采集到的数据通过USB接口实时传输到PC机进行信号处理，并配套了上位机软件。主要能完成以下功能：

1、实时信号采集存储。

2、实时信号FFT频谱分析。

3、实时信号带限滤波处理。

4、读取采集文件数据。

5、FIR滤波器设计与滤波器效果验证。

6、多种信号卷积展示。

模块音频信号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*和示波器观测。如此设计，除可用USB进行数据采集外，自带接口可以采集实验箱任意输出口数据。

支持多种信号的自卷积和互卷积处理及过程展示功能，并且包集成有Labview和VC双方案PC机实时处理系统。两种方案实验过程举例如下图所示。



信号实时采集（labview）



信号实时采集(VC)

五、产品特点

1、稳定

1）提供物理性防护：模块均采用上下两层有机玻璃盖板的保护设计，减少了由于电路器件较多且裸露在外而造成的使用性损伤。（参见下图1）



图1 图2

2）模块均配有独立的电源开关：可以根据实际情况对各模块进行独立的开启和关断，在很大程度上减少了不必要的硬件损耗，并且降低了人为故障。（参见上图2）

3）各模块均有防反接保护设计：防止电源反接对模块电路造成不可逆的损坏。

4）良的硬件容错：各模块的电源通断不会影响其他模块的工作。

5）的电磁兼容：对母板苛刻的EMC设计很好地保证了实验现象的稳定性。

2、易用

1）产品集成了稳压电源，以及信号源、扫频仪、电压表、频率计的仪器功能，其中电压表和频率计采用自行设计电路，让仪表部分充分与本实验系统相配合。

2） 每个模块的电路原理图或框图直接丝印在模块的表面，模块具有丰富的中间过程观测点，方便学生理解实验及电路原理。

3）数字信号处理部分直接固化了实验所的程序代码，可以很方便地进行实验内容的。

3、

实验箱采用数字信号处理的方法对实验效果进行完善，具体如下：

实现了传统实验箱用模拟电路难以实现的“信号自卷积”和“信号与系统的卷积”实验；

用数字滤波的方式完成“信号的分解与合成”实验，改变了模拟电路实验结果不理想的状况；

将滤波器相位移动对方波信号合成的影响等内容加入实验箱，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，能生动地验证理论结果；

DSP部分采用实际的自举引导加载的系统架构，使上述实验都可在脱离PC机及器的情况下进行，让学校可以在实验室建设中灵活配置。

4、配套

配套提供实验指导书、教师用书（含参考波形及参考结果）等，详细讲解了每个实验的实验原理及实验步骤，学生可以根据实验指导书的讲解自己动手完成实验。

配套与硬件实验箱功能、操作一致的虚拟软件。将硬件实验箱及仪器仪表搬移到软件上。开放实验室，化实验课程学与实验教学方式。

可动态展示实验连线、实验波形及数据结果的PPT课件。学生学、纠错，在加深实验效果的同时，减轻老师的教学负担。



多媒体PPT课件

配备实验操作指导视频。老师可利用实验操作视频作为教学的辅助材料，对学生进行实验操作的指导。



实验操作指导视频

5、软硬件一体化教学



虚拟软件界面（图为冲激响应实验）

我司配备的一套信号与系统虚拟实验平台软件，可方便教师的投屏教学，该软件具有以下特点：

1）该软件能在PC机上实现与硬件相同的功能及操作方式，包括旋钮、按键、拨码开关、显示、连线等，并且集成实训所需的测试仪器，如示波器、信号源等，只需电脑即可进行操作，大大化了教学演示效果。

2）支持学生任意连线以及旋钮、开关、拨码设置等调节，当操作错误时，能展示与理论分析一致的错误结果，可指导学生的实验和结果分析。

3）兼容性好，支持在win7和win10操作系统上运行。

4）进行教学演示时，支持同时调用多个虚拟示波器，且示波器具有单次触发功能，支持仪器操作面板按键及旋钮的操作。

5）具有知识产权，未采用Labview平台的虚拟方案，无版权纠纷。

六、性能指标

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。

2、 扫频信号源指标

扫频范围：10Hz-2MHz。且扫频范围、扫频分辨率可任意可调。

3、 电压表指标

电压表可测直流信号和交流信号。

测量范围：直流信号：-10V～10Ｖ；交流信号：0～20V。

4、 频率计指标

测频范围：1Hz～9MHz。

5、 电源指标

AC 220V±10% 、DC ±12V、DC +5V。

6、数据采集&虚拟仪器模块参数指标

1)采用高精度ADC/DAC转换器来采集和输出数据。ADC/DAC的速率可调，支持范围为8000Hz～48000Hz。

2)支持一路ADC采样输入，两路DAC输出。

3)ADC采样输入信号幅度范围为0～1V。

4)DAC输出信号幅度范围：0～1V。

5)两种信号接口，一种为普通台阶座输入孔，另一种为3.5mm标准MIC和耳机接口。

七、可完成的部分实验项目

1、基础实验项目：

常用信号分类与观察实验、阶跃响应与冲激响应实验、连续时间系统的模拟实验、无失真传输系统实验、有源无源滤波器实验、抽样定理与信号恢复实验、二阶网络函数的模拟实验、二阶网络状态轨迹显示实验、一阶电路的暂态响应实验、二阶电路的暂态响应实验、二阶电路传输特性实验、信号卷积实验实验、信号分解及合成实验、相位对波形合成的影响实验、信号频谱分析实验、数字滤波器实验、直接数字频率合成实验、系统极点对系统频响的影响实验、系统相平面的分析实验、FDM频分复用传输系统实验。

2、设计型实验：

加法器设计实验、比例放大器设计实验、积分器设计实验、模拟滤波器的设计实验。

3、选配模块实验项目：

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。

4、实验项目：

常规信号分类与观察实验、阶跃响应与冲激响应实验、无失真传输实验、有源无源滤波器实验、二阶网络函数的模拟实验、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、信号卷积实验、矩形脉冲信号的分解与合成实验、相位对信号合成的影响实验。

八、建设思路

信号与系统整个实验平台，可以以灵活的形态呈现，满足不同学校教学化需求，实验室建设思路如下：

思路1：信号与系统基础实验室(硬件设备+演示)

该思路以支撑基本的实践教学为目标，涵盖了常规信号观测、一阶电路频响特性，二阶电路频响特性、滤波器特性、抽样、卷积、信号分解与合成等知识点的实践教学。学生所有实践项目基于硬件实验室环境，给教师配套了教学演示工具。

序号 产品名称 配置说明 数量 备注

1 信号与系统综合实验箱 标配 40（每人1台） 标配包含9个模块

2 信号与系统虚拟实验平台 标配 整体上配1套 用于老师投屏教学

3 数字示波器 学校自配 40（每实验箱一台） 60M～100M

建议使用四通道

4 PC机 学校自配 整体上配1台 安装平台

思路2：信号与系统虚实一体实验室(硬件设备+开放式实验)

该思路在思路1 的基础上，增加了实验，来增强实验室的开放性，满足学生学生随时随地预、练的需求。

序号 产品名称 配置说明 数量 备注

1 信号与系统综合实验箱 标配 40（每人1台） 标配包含9个模块

2 信号与系统虚拟实验平台 标配 40～100个点数 凌特服务器授权

满足40～100人同时在线实验

3 数字示波器 学校自配 40（每人1台） 60M～100M

建议使用四通道

4 PC机 学校自配 40～100台 安装平台客户端

思路3：信号与系统实验室

建设资金有限、希望实验室开放强（不受时间限制）、希望实验室管理负担轻、能在线管理（实验报告、评分、数据导出等）等场景下，可以使用本思路。



序号 产品名称 配置说明 数量 备注

1 信号与系统虚拟实验平台 标配 40～600个点数 服务器授权，部署在学校

满足40～600人同时在线实验

2 PC机 学校自配 40～100台 安装平台客户端

3 服务器 学校自配 1台 可选。可使用一台教师机作为服务器

思路4：信号与系统综合实验室-基础版(硬件设备+演示+创新拓展)

在思路1 的基础上，增加了少量选配产品，以丰富学生的知识面，让其建立完整的知识，并且还可以拓展学生的视野。

序号 产品名称 配置说明 数量 备注

1 信号与系统综合实验箱 标配 40（每人1台） 标配包含9个模块

2 信号与系统虚拟实验平台 标配 整体上配1套 用于老师投屏教学

3 数字示波器 学校自配 40（每人1台） 60M～100M

建议使用四通道

4 PC机 学校自配 整体上配1台 安装平台

5 数据采集&虚拟仪器模块 选配 整体上配1块 用于基本的拓展研究，含上位机软件

思路5：信号与系统综合实验室-完整版(硬件设备+演示+虚实一体+创新开发拓展)

该思路在思路4 的基础上，完整配备了选配模块和开放性实验，以丰富学生的知识面，让其建立完整的知识，并且还可以拓展学生的视野。



序号 产品名称 配置说明 数量 备注

1 信号与系统综合实验箱 标配 40（每人1台） 标配包含9个模块

2 信号与系统虚拟实验平台 标配 整体上配1套 用于老师投屏教学

3 信号与系统虚拟实验平台 选配 40～100个点数 凌特服务器授权

满足40～100人同时在线实验

4 数字示波器 学校自配 40（每人1台） 60M～100M

建议使用四通道

5 PC机 学校自配 40（每人1台） 安装平台

6 数据采集&虚拟仪器模块 选配 40（每人1块） 用于基本的拓展研究，含上位机软件