强化学生电路基础和底层硬件的知识储备,培养掌握完备软硬件知识体系,同时具备硬件电路设计开发能力的高素质人才,对于新工艺及新技术层出不穷的现代信息技术(IT)领域显得尤为迫切和重要.学生硬件设计开发能力的培养,除了扎实的理论基础,更重要的是为学生构建突破时间空间约束的软硬件环境,使其得以根据知识掌握程度灵活选择课外时间,在设计合理的在线案例引导下开展自主性探索实践,点燃学生热爱专业的激情和求知欲,这对于当今科学发现应接不暇,各种理论不断推陈出新的知识爆炸年代显得尤为珍贵和重要.
　　论文以无线通信系统中应用极为广泛的振荡电路为研究对象,运用Multisim-LabVIEW联合仿真技术及STM32为核心的数字变阻器远程控制技术,融合基于B/S架构的Web开发技术及移动端LabVIEW应用程序开发技术,完成了多终端虚实融合在线电路实验教学系统软硬件的设计开发.主要包括基于PC的虚实融合实验平台、基于Web在线访问及移动端远程交互三大功能模块.论文的主要研究工作和创新点如下:
　　(1)在线系统需求分析及总体架构设计.针对目前传统实验教学存在的问题,深入分析系统的设计需求,在明确系统设计目标的基础上,给出总体设计架构.在阐述系统各组成模块功能的基础上,制定系统开发的关键技术及实现方案.
　　(2)应用电路的设计及性能研究分析.作为在线实验系统的应用电路,论文首先对振荡电路的工作机理进行详细阐述,在理论分析计算的基础上完成电路拓扑及元件初值的设计.并对振荡电路重要特性展开深入分析,针对傅里叶变换(FFT)在相位噪声分析中出现的频谱泄露问题,论文兼顾主瓣宽度应尽量减小、旁瓣衰减速率应尽量大的要求,为时域信号选择合适窗函数,为提高后续开发相位噪声分析模块的测量准确度提供理论依据.
　　(3)虚实融合电路实验平台的设计与实现.该平台作为整个在线系统的核心部分,具体开发工作包括:虚拟电路仿真实验及实际硬件电路远程测控实验.虚拟仿真实验借助于Multisim对电路特性及电路关键元器件参数与振荡电路性能之间的量化关系展开深入的仿真分析.基于Multisim-LabVIEW联合仿真及单片机STM32硬件电路参数远程调控技术,依托NI ELVIS套件开发实验平台主界面,实现虚实交互融合.实验主界面具有可视化、可操作、功能强大、直观具体的特点,其中静态工作点实时动态显示模块,将静态工作点在晶体管饱和区、放大区、截止区上下移动的现象"化抽象为具体",弥补了实际电路无法直观测量静态工作点的不足.
　　(4)基于Web及移动端的远程在线访问终端的实现.利用LabVIEW的Web发布技术和"Python+Flask+MySQL"Web开发框架,设计动态可交互Web页面,实现实验平台的在线访问.运用Data Dashboard构建基于移动端的电路实验应用程序,通过LabVIEW网络发布的共享变量与服务器端的实验平台进行数据通信和读写操作,实现移动端对实验平台的远程交互.
　　(5)在线系统性能和功能测试.通过浏览器和移动终端对虚实融合电路实验教学系统的功能和性能进行测试,并根据案例引导对虚拟电路仿真实验及硬件电路实验进行测试分析,实现硬件电路测试结果对虚拟仿真分析有效性的验证.
　　测试结果表明,论文开发的多终端虚实融合在线电路实验教学系统,研究内容丰富,具有较强的可操作性,使用灵活方便.核心实验平台界面友好,分析功能强大,人机交互顺畅,达到了预期的教学效果,具有一定的实用和推广价值.