全波段电磁干扰波形发生器的制作方法

本发明属于全波段电磁波波形仿真领域，具体涉及全波段电磁干扰波形发生器。

背景技术：

电磁波作为微电子学和物理电子学的基础研究对象，广泛出现在各类高等教育教材中，但由于其看不见摸不着的特点，以至于很难在教学中通过波形模拟给学生更加直观的认识和感受，同时，电磁波的相互作用规律，往往仅由课本的公式推导得来，导致学生难以深刻领会。而现有的电磁波显像技术普遍存在高频段的频率发生模块原理复杂、电磁相互作用的计算机模拟计算量较大的问题，使得难以覆盖全频段电磁波的波形特点，且显像设备昂贵、不易携带，教学条件受限时使用困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种全波段电磁干扰波形发生器，该波形发生器具有内置可调频段广、可操作性强且易于携带的特点。

本发明的具体技术方案为：

全波段电磁干扰波形发生器，其包括：键盘及显示电路、cpu控制电路、波形仿真模块、波形变形模块、电子开关组件、波形合成组件、电压放大组件和波形输出组件，所述的键盘及显示电路与cpu控制电路串联，所述的cpu控制电路分别与波形仿真模块、波形变形模块和电子开关组件的输入端相连，所述的波形仿真模块的输出端与电子开关组件的输入端相连，所述的电子开关组件的输出端与波形合成组件的输入端相连，所述的波形变形模块的输出端与波形合成组件的输入端相连，所述的波形合成组件与电压放大组件串联，所述的电压放大组件与波形输出组件串联。

进一步，所述的键盘及显示电路包括电源、按键、发光二极管指示电路、扬声器电路和驱动放大电路，所述的电源通过按键分别与发光二极管指示电路和cpu控制电路的输入端相连，所述的驱动放大电路与cpu控制电路串联，所述的扬声器电路的输入端与驱动放大电路的输出端相连且另一端通过引线接地；按键按下后，发光二极管点亮，信号经cpu放大电路处理进入驱动放大电路并输出到扬声器电路中发出提示音。

进一步，所述的cpu控制电路包括复位电路、振荡电路、电源电路、接收电路、数据采集电路、at8952芯片、a/d转换电路、指令传递电路和存储器；所述的复位电路、振荡电路、电源电路、接收电路和数据采集电路之间并联连接且各输出端分别与at8952芯片的输入端相连，所述的at8952芯片的输出端分别与数据采集电路、存储器的输入端串联相接并构成反馈回路。

进一步，所述的波形仿真模块包括并联相接的音频仿真模块、甚低频仿真模块、载波仿真模块、射频仿真模块和微波仿真模块，所述的各仿真模块结构相同，均由ne555芯片、耦合电容、充放电电容和旁路电阻组成；所述的ne555芯片的输入端与充放电电容串联并通过旁路电阻与地相连，其输出端与耦合电容串联，并将信号输送到波形变形模块。

进一步，所述的波形变形模块包括lm324芯片、可变电容、可变电阻、传输电阻、接地电阻和支路电阻，所述的lm324芯片的同相输入端与可变电阻和传输电阻串联，反相输入端通过接地电阻与地相连，其输出通过并联的可变电容和支路电阻将信号从输出端反馈到同相输入端。

进一步，所述的电子开关组件包括接口电路、cd4051芯片、输出电路和合成电路，所述的接口电路包括并联相接的音频接口电路、甚低频接口电路、载波接口电路、射频接口电路和微波接口电路，所述的cd4051芯片的输入端与接口电路输出端串联，所述的输出电路的输入端与cd4051芯片的输出端相连，所述的合成电路与输出电路串联；信号从接口电路引出后与cpu控制电路引出的控制信号一起进入cd4051芯片进行处理，经处理过的信号进入输出电路中并继续传给合成电路。

进一步，所述的波形合成组件包括74hc00芯片、接地电阻、串行电阻、旁路电容和传输电阻；所述的串行电阻与74hc00芯片的同相输入端相连，所述的接地电阻与74hc00芯片的反相输入端相连后与地相接，所述的旁路电容并联在74hc00芯片的正极和输出端之间，所述的传输电阻与74hc00芯片的输出端串联。

进一步，所述的电压放大组件包括tl804芯片、串行电阻、旁路电阻、传输电阻；所述的串行电阻与tl804芯片的同相输入端相连，所述的旁路电阻并联在tl804芯片的正极与输出端间，所述的传输电阻与tl804芯片的输出端串联。

进一步，所述的波形输出组件包括tl804芯片、串联电阻、旁路电阻、旁路电容和传输电阻，所述的串联电阻与tl804芯片的同相输入端相连，所述的旁路电阻并联在tl804芯片的同相输入端与输出端之间，所述的旁路电容与tl804芯片的输出端相连后接地，所述的传输电阻与tl804芯片的输出端相连并将信号输出。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过各种电路的协同作用，模拟了各个频段电磁波的波形特点，使得需要演示电磁波不同频段的波形时，只需按下对应频段的按键，即可输出波形，解决了学电磁波难、看电磁波难的问题，方便简单且易于携带。

2、将整个电磁频段分为5段，并实现了模拟不同频段之间发生电磁相互作用时输出波形的变化，使抽象的物理原理具化，且可操作性强、设备便宜、适合大规模生产。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的键盘及显示电路的电路原理图；

图3为本发明的cpu控制电路组成框图；

图4为本发明的波形仿真模块框图；

图5为图4中各仿真模块的电路原理图；

图6为本发明的波形变形模块电路原理图；

图7为本发明的电子开关组件组成框图；

图8为本发明实施例的波形合成器组件电路原理图；

图9为本发明实施例的电压放大组件电路原理图；

图10为本发明实施例的波形输出组件电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一则实施例而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

1）如图1所示，全波段电磁干扰波形发生器，用于产生5类频段的电磁波波形并模拟不同频段电磁波间的相互作用，其包括：键盘及显示电路1、cpu控制电路2、波形仿真模块3、电子开关组件4、波形变形模块5、波形合成组件6、电压放大组件7和波形输出组件8。所述的键盘及显示电路1与cpu控制电路2串联，所述的cpu控制电路2分别与波形仿真模块3、波形变形模块4和电子开关组件5的输入端相连，所述的波形仿真模块3的输出端与电子开关组件5的输入端相连，所述的电子开关组件5的输出端与波形合成组件6的输入端相连，所述的波形变形模块4的输出端与波形合成组件6的输入端相连，所述的波形合成组件6与电压放大组件7串联，所述的电压放大组件7与波形输出组件8串联。

2）如图1、2所示，所述的键盘及显示电路1包括电源11、按键12、发光二极管13、扬声器14和驱动放大电路15。所述的电源11通过按键12分别与发光二极管13和cpu控制电路2的输入端相连，所述的驱动放大电路15与cpu控制电路2串联，所述的扬声器14的输入端与驱动放大电路15的输出端相连且另一端通过引线接地。按键11按下后，发光二极管13点亮，信号经cpu控制电路2处理进入驱动放大电路15并输出到扬声器14中发出提示音。

3）如图3所示，所述的cpu控制电路2包括复位电路21、振荡电路22、电源电路23、接收电路24、数据采集电路25、at8952芯片26、a/d转换电路27、指令传递电路28和存储器29。所述的复位电路21与振荡电路22、电源电路23、接收电路24、数据采集电路25并联连接，其输出信号通过排线进入at8952芯片26的输入端，所述的at8952芯片26的输出端分别与数据采集电路25、存储器29串联相接并构成反馈回路。

4）如图1、4、5所示，所述的波形仿真模块3包括并联相接的音频仿真模块31、甚低频仿真模块32、载波仿真模块33、射频仿真模块34和微波仿真模块35。

图5中，（a）为音频仿真模块电路原理图，（b）为甚低频仿真模块电路原理图，（c）为载波仿真模块电路原理图，（d）为射频，（e）为微波仿真模块电路原理图。如(a)所示，所述的音频仿真模块31由ne555芯片ic1、充放电电容c1、耦合电容c2、充放电电容c3和旁路电阻r1组成。所述的ne555芯片ic1的输入端通过旁路电阻r1和充放电电容c1接地且控制电压端cvolt通过充放电电容c3与地相连，其输出端与耦合电容c2串联，并将信号输送到电子开关组件5；

如图5(b)所示，所述的甚低频仿真模块32由ne555芯片ic2、充放电电容c4、耦合电容c5、充放电电容c6和旁路电阻r2组成。所述的ne555芯片ic2的输入端通过旁路电阻r2和充放电电容c4接地且控制电压端cvolt通过充放电电容c6与地相连，其输出端与耦合电容c5串联，并将信号输送到电子开关组件5；

如图5(c)所示，所述的载波仿真模块33由ne555芯片ic3、充放电电容c7、耦合电容c8、充放电电容c9和旁路电阻r3组成。所述的ne555芯片ic3的输入端通过旁路电阻r3和充放电电容c7接地且控制电压端cvolt通过充放电电容c9与地相连，其输出端与耦合电容c8串联，并将信号输送到电子开关组件5；

如图5(d)所示，所述的射频仿真模块34由ne555芯片ic4、充放电电容c10、耦合电容c11、充放电电容c12和旁路电阻r4组成。所述的ne555芯片ic4的输入端通过旁路电阻r4和充放电电容c10接地且控制电压端cvolt通过充放电电容c12与地相连，其输出端与耦合电容c11串联，并将信号输送到电子开关组件5；

如图5(e)所示，所述的微波仿真模块35由ne555芯片ic5、充放电电容c13、耦合电容c14、充放电电容c15和旁路电阻r5组成。所述的ne555芯片ic5的输入端通过旁路电阻r5和充放电电容c13接地且控制电压端cvolt通过充放电电容c15与地相连，其输出端与耦合电容c14串联，并将信号输送到电子开关组件5；

5）如图6所示，所述的波形变形模块4包括lm324芯片ic6、可变电容c16、传输电阻r7、可变电阻r8、接地电阻r9和支路电阻r6，所述的lm324芯片ic6的同相输入端与传输电阻r7、可变电阻r8串联，反相输入端通过接地电阻r9与地相连，其输出通过并联的可变电容c16和支路电阻r6将信号从输出端反馈到同相输入端。

6）如图7所示，所述的电子开关组件5包括音频接口电路51、甚低频接口电路52、载波接口电路53、射频接口电路54和微波接口电路55、cd4051芯片56、输出电路57和合成电路58，所述的音频接口电路51、甚低频接口电路52、载波接口电路53、射频接口电路54和微波接口电路55之间并联连接后与cd4051芯片56串联，所述的输出电路57的输入端与cd4051芯片56的输出端相连，所述的合成电路58与输出电路57串联。信号从音频接口电路51、甚低频接口电路52、载波接口电路53、射频接口电路54和微波接口电路55引出后与cpu控制电路2引出的控制信号一起进入cd4051芯片56进行处理，经处理过的信号进入输出电路57中并继续传给合成电路58。

7）如图8所示，所述的波形合成组件6包括74hc00芯片ic7、74hc00芯片ic8、接地电阻r11、串行电阻r10、旁路电容c17和传输电阻r12。所述的串行电阻r10与74hc00芯片ic7的同相输入端相连，所述的接地电阻r11与74hc00芯片ic7的反相输入端相连后与地相接，所述的旁路电容c17并联在74hc00芯片ic7的同相输入端和输出端之间，所述的74hc00芯片ic8的同相输入端与74hc00芯片ic7的输出端相连，所述的传输电阻r12与74hc00芯片ic8的输出端串联。

8）如图9所示，所述的电压放大组件7包括tl804芯片ic9、tl804芯片ic10、串行电阻r13、旁路电阻r14、传输电阻r15、旁路电阻r16。所述的串行电阻r13与tl804芯片ic9的同相输入端相连，所述的旁路电阻r14并联在tl804芯片ic9的同相输入端与输出端间，所述的传输电阻r15与tl804芯片ic9的输出端和tl804芯片ic10的同相输入端相连，所述的旁路电阻r16并联在tl804芯片ic10的同相输入端与输出端间。

9）如图10所示，所述的波形输出组件8包括tl804芯片ic11、串联电阻r17、旁路电阻r18、旁路电容c18和传输电阻r19，所述的串联电阻r17与tl804芯片ic11的同相输入端相连，所述的旁路电阻r18并联在tl804芯片ic11的同相输入端与输出端之间，所述的旁路电容c18与tl804芯片ic11的输出端相连后接地，所述的传输电阻r19与tl804芯片ic11的输出端相连并将信号输出。

本发明的工作方式如下：

选择需要实现的频段并按下对应的按键f1-f5，则对应一路的发光二极管d1-d5导通，之后，信号进入cpu控制电路中进行量化处理，并反馈给扬声器发出对应的提示音，按cpu中编制好的程序分别控制对应频段的波形仿真模块和电子开关组件，并将仿真信号的波形输入到波形合成组件中，同时，cpu控制电路令波形变形模块工作从而产生可变的电磁波波形并输入到波形合成组件，这两路电磁波信号在波形合成组件内进行合成并最后形成一路的复合电磁波信号，此信号进入电压放大组件经两级放大后再输出到后续的波形输出组件中进行整形放大并形成最终的波形图象。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。