一、任务
设计并制作一远程幅频特性测试装置。
二、要求
1．基本要求
（1）制作一信号源。输出频率范围：1MHz - 40MHz；步进：1MHz，且具有自动扫描功能；负载电阻为 600时，输出电压峰峰值在 5mV - 100mV 之间可调。
（2）制作一放大器。要求输入阻抗：600；带宽：1MHz - 40MHz；增益：40dB，要求在 0 - 40 dB 连续可调；负载电阻为 600时，输出电压峰峰值为 1V，且波形无明显失真。
（3）制作一用示波器显示的幅频特性测试装置，该幅频特性定义为信号的幅度随频率变化的规律。在此基础上，如图 1 所示，利用导线将信号源、放大器、幅频特性测试装置等三部分联接起来，由幅频特性测试装置完成放大器输出信号的幅频特性测试，并在示波器上显示放大器输出信号的幅频特性。
2．发挥部分
（1）在电源电压为+5V 时，要求放大器在负载电阻为 600时，输出电压有效值为1V，且波形无明显失真。
（2）如图 2 所示，将信号源的频率信息、放大器的输出信号利用一条 1.5m 长的双绞线（一根为信号传输线，一根为地线）与幅频特性测试装置联接起来，由幅频特性测试装置完成放大器输出信号的幅频特性测试，并在示波器上显示放大器输出信号的幅频特性。
（3）如图 3 所示，使用 WiFi 路由器自主搭建局域网，将信号源的频率信息、放大器的输出信号信息与笔记本电脑联接起来，由笔记本电脑完成放大器输出信号的幅频特性测试，并以曲线方式显示放大器输出信号的幅频特性。
（4）其他。
三、 说明
1. 笔记本电脑和路由器自备（仅限本题）。
2. 在信号源、放大器的输出端预留测试端点。
GPT-4o给出的设计方案：
一、系统构成
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信号源:
- 设计一个频率范围为1MHz到40MHz的信号源。该信号源需具备自动调频功能，并输出可调幅值的信号。
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放大器:
- 使用一个增益为40dB的放大器，输入及负载阻抗均为600Ω，输出幅度为1V。放大器要求具有在5mV至100mV范围内稳定输出的能力。
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信号传输与测试装置:
- 设计两个版本的传输与测试装置：
- 基本部分：信号源通过放大器直接连接到频谱特性测试装置，测量放大器输出信号的特性。
- 有线传输：信号源与放大器连接后，通过1.5m长的双绞线传输信号到频谱特性测试装置，测量传输损耗和失真。
- WiFi传输：信号源与放大器连接后，通过转接电路及WiFi路由器发送信号到笔记本电脑，在笔记本上测量并记录信号特性。
- 设计两个版本的传输与测试装置：
二、设计步骤
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信号源设计:
- 选择合适的信号发生芯片，设计频率可调范围为1MHz至40MHz，输出电压可调范围为5mV至100mV。
- 实现自动调频功能，可通过微控制器（如STM32或Arduino）实现自动调频和幅值调整。
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放大器设计:
- 使用模拟电路设计放大器，选择高精度运放，实现增益为40dB，输入和负载阻抗均为600Ω，输出稳定信号。
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有线传输设计:
- 选用双绞线缆，长度为1.5m。
- 设计并实现信号传输的匹配电路，确保信号传输过程中损耗最小。
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WiFi传输设计:
- 设计转接电路，使信号转化为适合WiFi传输的格式。
- 选用WiFi路由器实现信号的无线传输。
- 编写上位机软件（如LabVIEW或Matlab），在笔记本电脑上接收并实时显示信号特性参数。
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测试与验证:
- 搭建并调试整个系统，对信号源进行频率和幅度调校。
- 测试有线和无线传输的信号特性，确保信号特性在传输过程中失真最小。
本题考察的知识点
- 信号源设计：理解并实现频率范围、幅度可调的信号源设计，掌握自动调频技术。
- 放大器设计：掌握放大器的设计及实现，包括增益设置、阻抗匹配及满足稳定输出要求。
- 信号传输：了解有线传输和无线传输的基本原理及设计方法，掌握信号在不同传输方式下的损耗和失真。
- 频谱特性测试：通过频谱分析仪等设备测量并分析信号特性参数，理解信号频谱的基本特性。
- 系统集成与调试：将各个子系统进行集成，调试和优化整体系统的性能，确保系统可靠稳定运行。
