[实用新型]一种傅里叶级数合成实验装置

说明书

本实用新型公开了一种傅里叶级数合成实验装置，其包括控制单元、信号发生电路、信号处理电路以及信号合成电路。其中，信号发生电路至少有四路，每路信号发生电路用于产生一路正弦波信号；控制单元与各路信号发生电路分别相连；信号处理电路的数量与信号发生电路的数量相同且一一对应；每个信号处理电路均包括一个调幅电路和一个调相电路；各个调相电路的输出端分别连接至信号合成电路的一个输入端。本实用新型中的实验装置能够产生多路正弦波信号，并且可以分别调节各路正弦波信号的频率、相位以及幅度，实验者通过对信号进行观测和调节，能够验证傅里叶级数的原理，加深对傅里叶级数原理的认识。

技术领域

本实用新型涉及一种傅里叶级数合成实验装置，适用于对傅里叶级数开展研究和分析。

背景技术

根据傅里叶级数原理，任意一个周期函数都可以展开为傅里叶级数；反之，符合一定规律的傅里叶级数也可以合成为一个周期性函数。

基于电子技术开发实验装置，有助于学生深刻理解周期函数的傅里叶级数原理。

专利文献1公开了一种傅里叶合成实验仪，该篇专利文献是基于模拟电子技术实现的，其信号波形往往缺乏稳定性、信号质量差，影响了实验结果。

专利文献2公开了一种傅里叶级数合成装置，该篇专利文献是基于数字技术开发的，然而，该篇专利文献对于实验必须的合成环节的相位调节设计并没有述及到。

相关文献

专利文献1中国发明专利申请公开号CN101833886A，公开日期：2010.09.15；

专利文献2中国实用新型专利公告号：CN211123727U，公告日期：2020.07.28。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种傅里叶级数合成实验装置，该实验装置能够实现独立的调幅和调相功能，因而能够较好地满足傅里叶级数合成实验的要求。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种傅里叶级数合成实验装置，包括：

控制单元、信号发生电路、信号处理电路以及信号合成电路；

其中，信号发生电路至少有四路，且每路信号发生电路用于产生一路正弦波信号；

控制单元与各路信号发生电路分别相连；

信号处理电路的数量与信号发生电路的数量相同，且一一对应；

每个信号处理电路均包括一个调幅电路和一个调相电路；其中，信号发生电路的输出端与调幅电路的输入端相连，调幅电路的输出端与调相电路的输入端相连；

各个调相电路的输出端分别连接至信号合成电路的一个输入端。

优选地，控制单元采用STM32系列单片机。

优选地，信号发生电路采用DDS信号发生器。

优选地，调幅电路以及调相电路基于NE5532芯片实现。

优选地，调幅电路包括第一级运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；其中，调幅电路的输入端与第一电阻的一端相连；

第一电阻的另一端与第二电阻的一端以及第一级运算放大器的同相输入端相连；

第三电阻的一端与第一级运算放大器的反相输入端以及第四电阻的一端相连；

第二电阻和第三电阻的另一端接地；

第四电阻的另一端与第一级运算放大器的输出端相连；

第一级运算放大器的输出端作为调幅电路的输出端；