一种可视互动电磁波实验教学系统的制作方法

文档序号:13314291阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可视互动电磁波实验教学系统,由教学实验平台子系统、微波收发子系统、上位机/下位机操作控制子系统组成;

所述教学实验平台子系统包括:架轨机构、发射天线杆架、接收天线杆架、电磁波反射/透射杆架、测角传感电子系统、测距传感电子系统、云台机构;

架轨机构上设置三个滑块,滑块与架轨机构配合滑动,以滑动副方式相互连接;

发射天线杆架、接收天线杆架和电磁波反射/透射杆架分别安装于不同的滑块上,安装接收天线杆架的滑块在其余两个滑块之间;

所述发射天线杆架上设置发射天线安装位;发射天线杆架通过转动机构沿方位面转动,转动机构上安装测角传感电子系统;

所述接收天线杆架上设置接收天线安装位,下方设置让其转动的云台机构,测角传感电子系统安装于云台机构上,测距传感电子系统安装于接收天线杆架上;接收天线安装位可根据实验教学内容的设计,更换不同的接收天线或电磁波传感器;二维云台可在方位面和俯仰面在360度的范围内对接收天线或自制电磁波传感器进行角度调节;

所述电磁波反射/透射杆架由安装杆和金属反射板组成;金属反射板安装于安装杆上;金属反射板通过转动机构在安装杆上沿方位面转动,转动机构上安装测角传感电子系统;

所述测角传感电子系统包括测角传感器和传输控制电路板,可根据方位和俯仰姿态,采集角度信息,并传输相应信息;

所述测距传感电子系统包括测距传感器和传输控制电路板,根据不同滑块在架轨上的位置,采集滑块之间的相对位置信息,并传输相应信息;

所述微波收发子系统包括射频信号产生器、功率放大器、多极化发射天线、可视化电磁波接收装置、检波器;

所述射频信号产生器由晶振、压控振荡器、变频器、信号放大器组成,产生用于教学实验所用频率可调的电磁波信号;

所述功率放大器由2W至10W的放大模块及控制处理电路构成,对信号产生器输出的弱小电磁波信号在300Mhz至3Ghz频段范围内进行全频段功率放大或选频放大,使电磁波信号达到足够强度后,输送给多极化发射天线;

所述多极化天线安装在发射天线安装位上,由一付多点馈电的微带天线和多极化选择开关组构成;微带天线将来自于功率放大器传送来的电磁波向架轨方向单向辐射电磁波;多极化选择开关组,通过开关组合选择控制辐射电磁波的极化方式包括垂直极化、水平极化、圆极化;所述可视化电磁波接收装置由接收天线和无源感应发光电子元件组成;接收天线安装于接收天线安装位,无源感应发光电子元件安装于接收天线的信号接收端口,并以不同的亮度显示强弱不同的电磁波接收信号;

所述检波器安装于电磁波接收通道,对来自于接收天线的电磁波信号进行检波,并将检波信号后的信号送至上位机/下位机操作控制子系统中处理;

所述上位机/下位机操作控制子系统由主控计算机、单片机、电磁波实验可视互动控制应用软件组成,主要用于操作控制电磁波的可视化互动实验过程,设置电磁波教学实验参数,检测与控制电磁波信号的收发状态,自动实时分析测距和测角采集信息,完成电磁波特性图示化图形化处理,达到可视化电磁波的实验教学目的;

所述上位机用于接受并存贮来自测距传感器和测角传感器传送的数据,并根据实验教学的内容设计,执行电磁波实验可视互动控制应用软件、向下位机下达操作指令、可视化互动显示电磁波特性、播放示范性教学实验视频、演示实验教学培训素材;

所述下位机用于接受和执行来自上位机的操作指令、控制信号产生器输出信号频率及信号强度、采集和处理来自检波器的电信号、并上传处理后的数据和信息至上位机。

2.根据权利要求1所述的一种可视互动电磁波实验教学系统,其特征在于:滑块在架轨上的行程为1500mm。

3.根据权利要求2所述的一种可视互动电磁波实验教学系统,其特征在于:测距传感电子系统有效作用距离在0mm~1500mm。

4.根据权利要求3所述的一种可视互动电磁波实验教学系统,其特征在于:放大器的输出功率在0W至4W之间进行控制和调节。

5.根据权利要求4所述的一种可视互动电磁波实验教学系统,其特征在于:压控振荡器的频率范围在1Mhz至8Ghz。

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