[发明专利]一种基于复平面的信号采样教学演示仪

权利要求书

1.一种基于复平面的信号采样教学演示仪，包括：底座、操作面板和演示装置；其特征在于，所述底座为顶面开口的盒状结构，所述操作面板固定于底座的顶面，所述演示装置设置于底座内部；其中，

所述操作面板包括：上盖板、参数设置装置、显示装置和观察窗；所述上盖板固定在底座的上表面，且上盖板上分别对应于参数设置装置、显示装置和观察窗开设预留开口；所述参数设置装置的顶端从上盖板的预留开口露出，用于设置演示仪的采样脉冲信号和原始复信号演示参数；所述显示装置顶端从上盖板的预留开口露出，用于显示采样脉冲和原始复信号的频率及其大小关系；所述观察窗为透明结构、且固定于上盖板的预留开口处，用于观察；

所述演示装置包括：基板、主控模块、驱动模块、步进电机、采样脉冲演示板和复平面信号演示板；所述基板固定在底座的内底面，位于所述操作面板的正下方；

所述主控模块固定于基板上，包括：主控芯片、时钟模块、复位电路和电源电路，主控芯片用于控制演示仪以正常流程工作，时钟模块用于为演示仪中所有有源器件提供时钟，电源电路用于为演示仪供电，复位电路用于主控模块复位；

所述驱动模块固定于基板上，包括：参数设置输入电路、显示装置驱动电路、电动机驱动电路和采样脉冲演示板驱动电路；所述主控芯片分别通过参数设置输入电路、显示装置驱动电路、电动机驱动电路和采样脉冲演示板驱动电路与参数设置装置、显示装置、步进电机和采样脉冲演示板分别相连；

所述步进电机固定于基板上，且位于所述观察窗的几何中心；

所述采样脉冲演示板固定于基板上，由一个或多个采样脉冲发生器构成，且尺寸不大于观察窗；所述采样脉冲发生器为以步进电机转轴为圆心的环状发光LED，其闪烁频率代表采样脉冲频率；所述采样脉冲发生器之间均设置有隔光环；

所述复平面信号演示板固定于步进电机转子末端、并与基板平行，使之在步进电机带动下匀速转动；所述复平面信号演示板为圆形薄板，尺寸不大于观察窗且不小于采样脉冲演示板；所述复平面信号演示板上开设有与采样脉冲发生器相同数量的透光窗口，一个透光窗口正对一个采样脉冲发生器；

复平面信号演示板的转速代表了原始复信号的频率，采样脉冲演示板以特定频率闪烁代表该频率的采样脉冲信号，采样脉冲演示板透过复平面信号演示板的透光窗口所呈现的发光图样在复平面信号演示板旋转时被人眼观察到的状态代表采样后得到的样本信号。

2.按权利要求1所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，所述复平面信号演示板的透光窗口为箭头状图案的头部，沿复平面信号演示板的半径方向指向圆外部，箭头状图案的箭杆部分起点为复平面信号演示板的圆心，箭杆部分印刷在复平面信号演示板上或隐藏。

3.按权利要求1所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，所述采样脉冲发生器为三个，使操作者能同时观察到多种采样效果。

4.按权利要求3所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，所述参数设置装置还用于设置联合演示命令，控制演示仪使三个采样脉冲发生器的闪烁频率间存在固定关系，分别以固定倍数小于、等于和大于复平面演示板转速的两倍，使操作者能同时观察到欠采样、等采样和过采样效果。

5.按权利要求1所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，所述参数设置装置设置的演示参数包括采样脉冲信号频率、占空比和原始复信号频率。

6.按权利要求1所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，所述复平面信号演示板上不存在电子器件。

7.按权利要求1所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，所述隔光环分上下交错的两部分，分别固定在复平面信号演示板和采样脉冲演示板上。

8.按权利要求1所述基于复平面的信号采样教学演示仪，其特征在于，采样脉冲发生器的闪烁频率低于30Hz，避免操作者观察到的演示现象受视觉暂留效应的影响。