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关于TIMS的问题与解答

(时间:2008-8-12 9:17:50 信息来源: 中国线路板网信息中心)
TIMS是什么?
TIMS 是一套硬件实验及研究系统,是为了通讯及信号处理课程特别设计的,而它仅需要一台示波器即可搭配系统完成实验。

2.在通讯课程的教学我们使用真实的应用,如微波、电话线、卫星、LANS,等等。TIMS 为何能适用于电子信息与电气信息类学科专业课程?TIMS 让学生在复杂的“通讯理论”原理及观念的特殊学习中能够有实际动手的机会,使用模拟或数字调制,来经由“传输”把一个原始信号能由一点传送到另一点。TIMS 能让学生学习在通讯系统各种不同区域的观念。例如:取样(Sampling)及解码(decoding),调制(Modulation)及解调(Demodulation)等等。当学生学习并且掌握到这些基础的观念后,他们就能很容易的使用这些知识并将其应用到高频、微波、电话线、本地局网(LANS)等方面。

3.TIMS 如何让学生或老师来完成实验?
实验是由TIMS 的模组来组合完成,每一模组均代表一个基础通讯系统的方块图,将教科书的方块图系统经由TIMS模组来建构,也就是和实际的方块图系统组成完全一致。

4.学生要如何使用TIMS的模组?为何在模组的两边有红色及黄色的插座?以及为何增益(GAIN)及调整控制的旋钮没有校正及位准刻度的标示?

所有TIMS都非常严谨且一致的追随着“前面板决议”(Front panel convention)准则,一旦使用者被告知此准则后,他们将会发现非常容易使用TIMS模组,此“前面板决议”准则确保TIMS的模组与通常使用于通讯及信号处理时的方块图非常的接近。

此决议准则有下列几点:
ⅰ TIMS的输入端永远是在模组面板上的左手边。
ⅱ TIMS的输出端永远是在模组面板上的右手边。
ⅲ 模拟输入及输出永远是黄色端。
ⅳ TTL准位输入和输出均为红色。

  增益及调整控制的旋钮是故意不作标示,当学生对每一模组期待在他们所完成的通讯系统方块图或方程式做振幅或频率时,他们必须接上数字电表或频率计来取得相关的数值,TIMS有效地解决如食谱(cook book)般的实验方式。

5.TIMS 如何被使用?
TIMS是被以方块图方式来使用的工具,是以数学计算方程式的方式来使用,或是通讯系统相等的硬件方式,或是信号处理图示的方式。

6.TIMS为何能适用于高校基础、专业或研究等级使用?
TIMS的最宝贵价值在于所有使用者都能使用数学方程式与实际的通讯方块图来做其实验,远比仅是一个波形或展示板系统的实验更为有效。

7.敬请叙述TIMS系统的硬件?
TIMS包含有下列系统元件组成:
⑴ 固定单元(FIXED UNIT),此部分含有7个“固定模组”以及可以插置12个模组的机座,此固定模组包含了大部分实验所需的常用功能及内建方块。
⑵ 13个基本“插入式”模组,此插入式模组包含了许多通讯及信号处理实验所需要的功能及方块图。
⑶ 二组另选购的进阶模组
ⅰ进阶模组,包含有更多的方块
ⅱ以及DSP模组

8.基本模组和进阶模组有和不同?
a. 基本模组包含简单、基础、一般常用电子的方块,例如:信号加法器、信号乘法器、滤波器、振荡器、相位位移器等。
b. 进阶模组则包含有更多特别的或更多特殊电子功能的方块,例如:脉冲编码调制(PCM)、波形编码器及译码器、bit error rate 和讯号对杂讯量测功能、增量调制(Delta Modulation)方块等。

9.使用TIMS还需要什么设备?
   TIMS在设计一开始便是以完整系统的架构来考虑,所以仅需要一台示波器,不需要其他的任何测试设备。
★备注:针对中国市场所提供的3981机型则不在此考虑内。
以下为完整系统的结构:
ⅰ TIMS系统+选购模组
ⅱ 示波器:2通道,一般型即可,不需储存功能。
ⅲ 计算机(含RS-232接口,仅在使用DSP发展模组时使用)
★ 备注:最近新开发出CAI,TIMS-Interactive,及PC-Based仪器等可加强TIMS在计算机结合的功能,欢迎洽询。

10.有多少种的TIMS的实验?有多少类型?
因TIMS是使用方块图作为教学系统,实验的多少及方式是依据多少模组(方块)以及使用者本身的想象力来决定(对系统的了解及主题的程度),因此,TIMS根据此原则观念在通讯及信号处理的实验上是可以说没有极限的。
而明确的针对我们所建议的一套TIMS固定模组及基本模组,即有50种以上的实验可以完成。新增加的进阶模组,至少可以有25种新的实验加入,而DSP的模组,更是加强了更多的通讯实验。

11.如果我们需要一个特殊的实验,而TIMS并没有这样的模组,我们应该怎么办?
使用者有三个方法可以解决此问题:
 ⅰ 由学生或教师来设计一个新的模组,例如:使用TIMS的专题模组,来做这一专题。
 ⅱ 由学生或教师写一个DSP程序来完成此功能模组。
 ⅲ 联络我们来开发一个新的模组,我们欢迎您的建议。

TIMS是无可限量的可扩充性的系统。

12.你如何来建构一个通讯的信道?
    信道(channel)是编码讯息传输时所顺沿的适当被控制调整的路径,如无线电波、电缆线、电话线等。在通讯时,为了确保讯号在传送及接收的传输过程中的正确性,信道的特性必须是能被知道且可测量的。
    下列有3个信道的重要特性:
    ⅰ 信号幅度的衰减及失真。
    ⅱ 信号相位延迟及失真。
    ⅲ 加在讯号上的杂讯。

13.我如何来学习这些实验?我从哪里可以得到资料?
理想的方块图可从许多方向得到,包括:
ⅰ 通讯类教科书、杂志及研究报告、文章。
ⅱ 使用者自己的想法及理论。
ⅲ TIMS的学生实习(lab sheet)上的实验。
ⅳ “Communication System Modeling with TIMS”的教科书。由Tim Hooper教授写的。

14.TIMS 是否为一简单的示教系统?
TI MS明确界定不是一个示教系统。
示教系统是放置在一个标准的实验箱中,仅能在输出时做示范波形。如:AM及DSB口袋型波形(envelopes),或是时分复用(TDM)取样信号,使用者无法真实的控制每一完整实验模式,或是其他相同的增益。
TIMS是个真实建构“Modeling”的系统,没有一个模组是被隔离的,都是能互相搭配而完成系统的实验。
TIMS没有包含如,AM调制模组,或SSB解调模组,这些模组都是必须使用加法器、乘法器、信号模组等建构完成。

15.何谓主信号模组(MASTER Signal module )?
主信号(MASTER SIGNALS)是一个固定模组,它提供了使用者一整套的同步载波、取样及基频信号。

16.为何主信号输出的同步是非常的重要?
在实验中使用稳定的同步信号,就有如一个“教学范本”,如同在示波器上显示的波形。

17.为何TIMS的载波“Carrier”仅存100KHz?就我们所知在通讯系统中,载波频率的范围是从1MHz到几GHz以上?
TIMS是一套教学的通讯理论及信号处理的模组式结构系统。TIMS建构方式是以教学方式的。TIMS并不需要考虑到高频线路应用,因为在电子线路理论中此部分是分开来而且是非常特殊的一个区域。
例如:学生可以建构及在一个完整的二元相移链控(BPSK)卫星连接线路上做详细的测量,以教学方程式理论相等原理而言,卫星连接的动作可在100K Hz及在10GHz时同样完成,而这仅为线路的不同,但载波的信号可简单的降到100KHz以下。

18.TIMS的DSP模组是否能和基本进阶模组一起使用?
当然的,这是TIMS的另外一种卓越的功能,一个DSP学习系统是整合为TIMS的环境中,TIMS的环境提供了大部分具有弹性的测试平台“test-bed”,以作为发展、侦错及测试DSP程式在通讯及信号处理时的应用。

19.DSP操作模组(TIMS 320 DSP-RB)以及DSP发展模组(TIMS 320 DSP-DB)有何不同?

  DSP操作模组是作为及时展示DSP功能,特别是作入门课程使用,DSP的程序仅能存在EPROMS中。

  DSP-DB发展模组的作用和DSP-RB板是完全一样,但多增加了其他的特性,程序能够被储存在EPROMS中或是写在电脑板上RAM的程序下载过来。

  DSP-DB是作为程序的发展以及测试更多的进阶及互动式课程而使用的。

20.为何TIMS DSP是使用Teaxs 的TIMS320C10的芯片?这样是否是浪费时间仅告诉学生第一代的芯片?
TIMS DSP设计的目的不在于最先进的高速DSP程序发展组合。学生依据DSP模组也可完成最新的专题,如一个完整的网格编码

(TCM)程序也能完成并可示范展示。

TIMS的目标在于提供学生一个低成本、可动手、有效的介绍DSP观念的教育系统。世界上再也没有更好的能够动手的DSP教学系统。在做完一般的“电子式”模组的实验后,学生能够使用TIMS DSP模组来比较一般的电子线路,看看其操作之间是否为同样的功能。

例如:ⅰ比较动态滤波器和DSP滤波器。
      ⅱ比较电子相移和DSP相移。
      ⅲ比较正交正弦波产生器和DSP正弦波产生器。
      ⅳ抗失真及复原滤波器必要的实验。
      ⅴ可用频宽周期的入门实验等。

  而最后,学生可使用及操作一整群的模组和完整的同样功能的DSP程序作比较。

  经由以上的实验,学生能循序的了解DSP的观念及在真实环境中的应用,他们可以及时学习、看到DSP的实际动作,而不仅是在计算机上的模拟。学生不会留有DSP是复杂的程序观念。因为经由实验他们可了解DSP的其他多方面的利益。因此,TIMS教学的观念并不会受限于使用什么芯片,因为观念和理论在TIMS的DSP程序或是最先进的芯片间都是一样的,其不同仅在于速度和芯片的不同。

21.何谓TIMS的干线(TRANKS)
TIMS TRANKS 是一个模拟通道的接口,可将实验室中的TIMS连接成为网络。接着教师可最多送出3种信号(模拟或数字)到每位学生的TIMS系统上,任何信号都可经由TIMS TRANKS 接口送出并产生在每台TIMS上。

TRANKS的组装是非常快速及容易:
ⅰ选定任何一台标准的TIMS系统,插入“TRANKS DRIVE MODULE”干线驱动模组,在上层机架上,让此系统成为主系统“Master System”.
ⅱ拿条TIMS TRANS BUS彩虹电缆线,一端插入到TRANS驱动模组
ⅲ另一端为15pin的连接头,将此接头插入到每台TIMS系统后端的插座上。
ⅳ此TRANKS系统即可使用,任何在主系统所产生的信号能够输出到TRANKS驱动模组上,然后分送到每台已连接的TIMS系统。
所传送的信号会出现在每位学生TIMS系统的TRANKS面板上(此为固定模组上的标准面板),在TRANKS面板上即有信号1(Signal1)、信号2(Signal2)、信号3(Signal3),由TRANKS接口来界定此3个信号。
TIMS干线是个完全不一样的系统,建置于标准的彩虹电缆线接口,三个 通道中的每一通道标准频宽为700KHz以及标准噪讯比(S/N):40DB。

22.当软件模拟都有了为何还要硬件呢?
软件模拟在屏幕上操作及演绎好像魔术般的给学生做介绍,但由学生动手建构及做及时信号处理的实验才是教育真正的目的。学生经由真正的动手对信号调整才能了解到实验的系统,而此种获得观察的结果是软件模拟无法做到的。
学生必须先了解取样理论以及傅利叶分析才能对软件进行使用,一旦理论基础有了,软件与TIMS系统的结合就更加大了学习的力度。


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