本发明涉及教学实验装置领域，尤其涉及一种多通道低频信号产生与调理教学实验电路及方法。
背景技术：
在高校电子与信息工程类专业课程的教学实验活动中，为提升学生对实验课程的兴趣和教学实验效果，加深学生对调制技术基础知识的理解，使学生学习并掌握AM、FM、脉冲调制及其组合调制原理与技术，培养学生的实践操作能力和工程应用能力，需要开展AM、FM、脉冲调制及其组合调制实验。
现有技术方案中，单一的幅度调制、频率调制及脉冲调制可以通过单通道基带信号发生技术及调制技术实现，但组合调制的实现是通过多个基带信号发生器同时施加在调制器上与载波信号进行调制实现的，具有以下缺点：
1、需要设计多个基带信号发生器电路。
2、采用多种基带信号发生电路，由于电路本身差异，性能参数的一致性较差。
3、为实现每个基带信号的频率、波形可变及幅度可调，电路非常复杂。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种多通道低频信号产生与调理教学实验电路及方法，同时产生多路频率可调、波形可选、幅度可控的基带信号。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多通道低频信号产生与调理教学实验电路，包括多通道任意波形发生器，所述多通道任意波形发生器的输出端连接调理电路，所述多通道任意波形发生器的第一路输出串联三极管和反相器后；所述多通道任意波形发生器的其他路输出每路都依次串联衰减器、可变增益放大器及滤波器；，所述多通道数模转换器与上位机连接；多通道任意波形发生器的时钟输入端连接晶振。
所述反相器的输入端连接至三极管的集电极，对脉冲信号进行反相并整形。
所述三极管的基极连接所述多通道任意波形发生器的第一路输出端，发射极接地。
所述滤波器为低通滤波器。
采用所述一种多通道低频信号产生与调理教学实验电路的方法，包括晶振产生的信号作为时钟提供给多通道任意波形发生器，上位机发送命令给多通道任意波形发生器以设置其工作模式和参数，多通道任意波形发生器同时产生多路频率可调、波形可选的基带信号；通过调理电路实现多通道任意波形发生器产生的多路基带信号幅度的控制。
多通道任意波形发生器的第一路基带信号用于脉冲调制，作为脉冲调制信号使用；其他路基带信号作为AM或FM调制信号使用。
第一路基带信号使用三极管进行电平变换，电平变换后脉冲信号的高电平达到调制器的判断门限，并且三极管对基带信号进行了反相；采用反相器进行反相以恢复脉冲的初始逻辑电平；同时反相器对脉冲信号具有整形作用。
多通道任意波形发生器产生的其他路基带信号先经过衰减器进行设定的衰减，衰减后的基带信号通过可变增益放大器进行放大，其增益由多通道数模转换器提供的模拟控制电压决定；放大后的基带信号分别进入滤波器进行滤波以滤除高频杂波分量；滤波后的各路基带信号用于AM、FM及其组合调制实验。
衰减器的衰减量由可变增益放大器的最大增益、多通道任意波形发生器产生的初始基带信号幅度和可变增益放大器的1dB压缩点共同决定。
本发明的有益效果：
本发明的优点在于采用一种多通道信号产生与调理教学实验电路，通过多通道任意波形发生器和多通道DAC等设计实现了多路基带信号的产生与调理，在简化现有方案电路复杂度的同时提升了多通道基带信号性能参数的一致性，提升了教学实验设备的整体性能。
附图说明
图1为本发明实施例的结构电路图；
其中，1.多通道任意波形发生器，2.NPN型三极管，3.反相器，4.衰减器，5.可变增益放大器，6.低通滤波器，7.多通道数模转换器，8.晶振。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种多通道低频信号产生与调理教学实验电路，包括：
多通道任意波形发生器1，是产生多通道信号的基础。它以晶振8的输出为时钟，可产生多通道任意波形。
NPN型三极管2，作为开关管使用，信号产生器产生的脉冲信号变换为TTL电平。
反相器3，其输入端连接至NPN三极管2的集电极，对脉冲信号进行反相并整形。
衰减器4，其连接至多通道任意波形发生器1的某一输出端，起到对初始基带信号进行衰减的作用，增大信号幅度可调范围。
可变增益放大器(VGA)5，其连接于衰减器4，可通过多通道DAC 7输出的控制电压(VC1，VC2,……,VCn)实现对多路信号幅度的精确控制。
低通滤波器(LPF)6，用于滤除各路基带信号的高频分量。
多通道数模转换器(DAC)7，其与上位机通过数据线连接，将数字信号转变为模拟控制电压(VC1，VC2,……,VCn),控制电压分别连接至各个VGA控制端。
晶振8，其连接至多通道任意波形发生器的时钟输入端，用于产生多通道任意波形发生器1所需的时钟。
多通道任意波形发生器的输出端连接调理电路，多通道任意波形发生器的第一路输出串联三极管和反相器后；多通道任意波形发生器的其他路输出每路都依次串联衰减器、可变增益放大器及滤波器；所述可变增益放大器与多通道数模转换器连接，多通道数模转换器与上位机连接；多通道任意波形发生器的时钟输入端连接晶振。
一种多通道低频信号产生与调理教学实验电路的方法，晶振8产生的100MHz(不限定为100MHz，本实施例中给出其中一例)信号作为时钟提供给多通道任意波形发生器1，上位机发送命令给多通道任意波形发生器1以设置其工作模式和各种参数，多通道任意波形发生器1可以同时产生n路频率可调、波形可选的基带信号。
调理电路根据基带信号用途分为两类。
第1路基带信号用于脉冲调制，作为脉冲调制信号使用。对于脉冲调制而言，只要脉冲信号的高低电平满足调制器的判断门限(通常采用TTL电平)，调制器就能够工作。脉冲信号的输出幅度为高电平1V，不满足TTL门限要求，必须进行信号调理。脉冲信号的调理电路使用NPN三极管2进行电平变换，电平变换后脉冲信号的高电平达到TTL门限。但是通过图1可知由于NPN三极管2对脉冲信号进行了反相，本电路采用反相器3进行反相以恢复脉冲的初始逻辑电平。同时反相器对脉冲信号具有整形作用，可使脉冲信号的上升下降沿更为陡峭。整形后的脉冲信号即可应用于脉冲调制实验。
第2路，第3路，……，第n路基带信号作为AM、FM等调制信号使用。多通道任意波形发生器1产生的多路基带信号先经过衰减器4进行一定的衰减，衰减后的基带信号通过可变增益放大器5进行放大，其增益由多通道DAC7提供的模拟控制电压(VC1，VC2,……,VCn)决定。放大后的多路基带信号分别进入低通滤波器6进行滤波以滤除高频杂波分量。滤波后的各路基带信号即可用于AM、FM及其组合调制实验。
调理电路中为了优化多通道基带信号幅度的可调范围，需要充分利用可变增益放大器5的可调增益范围，衰减器4的衰减量由可变增益放大器5的最大增益、多通道任意波形发生器1产生的初始基带信号幅度和可变增益放大器5的1dB压缩点共同决定。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。