綜合課程設計報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上綜合課程設計報告?zhèn)鬏攲ｎ}設計（頻分復用）班 級 學 生 學 號 教 師 【設計指標】設計一個頻分復用調制系統(tǒng)，將12路語音信號調制到電纜上進行傳輸，其傳輸技術指標如下：1. 語音信號頻帶：300Hz3400Hz。2. 電纜傳輸頻帶：60KHz156KHz。 3傳輸中滿載條件下信號功率不低于總功率的90。4電纜傳輸端阻抗600，電纜上信號總功率（傳輸頻帶內的最大功率）不大于1mW。5 語音通信接口采用4線制全雙工。6 音頻端接口阻抗600，標稱輸入輸出功率為0.1mW。7 濾波器指標：規(guī)一化過渡帶1，特征阻抗600，通帶衰耗1dB，阻帶衰耗40dB（功率衰耗），截止頻率

2、（設計者定）。8 系統(tǒng)電源：直流24V單電源?！鞠到y(tǒng)框圖】 如下圖1所示，為要設計的12路調制解調系統(tǒng)框圖.圖1 12路調制解調系統(tǒng)框圖【系統(tǒng)設計框圖】 下圖2是實現12路調制解調系統(tǒng)的總體設計框圖： 圖2 12路調制解調系統(tǒng)的總體設計框圖【系統(tǒng)原理分析及設計】1. 傳輸方式分析：在通信系統(tǒng)中，信道所能提供的帶寬通常比傳送一路信號所需的帶寬寬得多。如果一個信道只傳送一路信號是非常浪費的，為了能夠充分利用信道的帶寬，就可以采用頻分復用的方法。在頻分復用系統(tǒng)中，信道的可用頻帶被分成若干個互不交疊的頻段，每路信號用其中一個頻段傳輸。系統(tǒng)原理如圖2所示。以線性調制信號的頻分復用為例。在圖3中設有n路基

3、帶信號， 圖3 頻分復用系統(tǒng)組成方框圖為了限制已調信號的帶寬，各路信號首先由低通濾波器進行限帶，限帶后的信號分別對不同頻率的載波進行線性調制，形成頻率不同的已調信號。為了避免已調信號的頻譜交疊，各路已調信號由帶通濾波器進行限帶，相加形成頻分復用信號后送往信道傳輸。在接收端首先用帶通濾波器將多路信號分開，各路信號由各自的解調器進行解調，再經低通濾波器濾波，恢復為調制信號。2. 調制方式：在多路載波電話中采用單邊帶調制頻分復用，主要是為了最大限度地節(jié)省傳輸頻帶。產生單邊帶信號最直觀的方法是讓雙邊帶信號通過一個單邊帶濾波器，保留所需的一個邊帶，濾除不要的邊帶，即可得到單邊帶信號。此方法稱為濾波法。它

4、是最簡單的也是最常用的方法。邊帶可取上邊帶，也可取下邊帶。濾波法原理圖如圖4所示，圖中為單邊帶濾波器的傳遞函數。圖4 用濾波法形成單邊帶信號在我們的設計中，每路電話信號限帶于300-3400Hz,語言信號的頻譜如圖5所示。單邊帶調制后其帶寬與調制信號相同。為了在鄰路已調信號間留有保護頻帶，以便濾波器有可實現的過渡帶，通常每路話音信號取4KHz作為標準頻帶。由題目所給,電纜傳輸頻帶60KHz156KHz,帶寬96KKz。 由于是全雙工,96KHz的帶寬正好可容納24路信號,即 AB，12路,BA，12路。它們在一個信道上傳輸,這樣就充分利用了信道資源。圖5 語言信號的頻譜3，調制方式的實現：首先

5、采用抑制載波雙邊帶調制，即 DSB，頻譜變換過程如如圖6所示，然后再用邊帶濾波器濾除上邊帶或下邊帶，得到單邊帶， 即 SSB。理想濾波特性是不可能做到的,實際濾波器從通帶到阻帶總有一個過渡帶 。我們的調制信號是3003400KHz,由于最低頻率為300Hz,因此允許過渡帶為600Hz。實現濾波器的難易與過渡帶相對于載頻的歸一化值有關,過渡帶的歸一化值愈小,分割上、下邊帶的濾波器就愈難實現。由于一次調制的方式不能達到歸一化過渡帶給定的指標，這時可以采用多級調制的方法。根據課題給出條件,采用二次調制。第一次用：12KHz,16KHz,20KHz調制形成前群。按最高載頻計算,即 =600Hz ，=2

6、0KHz，則 , 即3% 。 第二次用84、96 、 108 、 120KHz調制,按最高載頻120KHz計算, 即 ， ，則 完全能夠滿足設計給定的歸一化過渡帶指標。圖6 多級濾波法原理圖及頻譜圖4.兩級調制方案：多級調制是指在一個復用系統(tǒng)內，對同一個基帶信號進行兩次或兩次以上同一種方式的調制。圖7為兩級單邊帶調制的復用系統(tǒng)。圖7 兩級單邊帶調制的復用系統(tǒng)圖7中共有12路基帶信號，每路信號的頻率范圍均為300Hz3400Hz。在發(fā)送端,將12路語音信號(頻率4KHz),分為四組,每組的3路信號分別用12KHz,16KHz,20KHz的 載頻進行調制,取上邊帶,把3路信號加在一起,合成一個前群

7、,前群的頻率為12KHz 24KHz。再將四個前群分別用84KHz,96KHz,108KHz,120KHz 載頻進行二次調制,取下邊帶,從而將四個前群調制到了 60KH108KHz的頻帶上，形成頻率范圍為60KHz108KHz的12路；頻分復用信號。如圖8所示。圖8 各路信號在頻段上的分布在另一端,形成前群的方法 相同。將四個前群分別用132KHz,144KHz,156KHz以及168KHz的載頻進行調制,取下邊帶, 將基群調制到108KHz156KHz的頻段上。圖9 形成基群信號的頻譜搬移過程兩級調制共使用7種載頻和7種類型的帶通濾波器。若采用一級調制則要使用12種載波和12種類型的帶通濾波

8、器。在第二級調制時，由于調制信號的帶寬增加為12KHz，因此有利于帶通濾波器的制作。5.調制的電路：a.載頻的產生：設計時用晶體振蕩器先產生一基準正選信號，再利用鎖相環(huán)進行頻率的合成，以產生設計所需的各種信號。圖10為基準信號產生電路。 圖10 正弦信號產生電路在環(huán)路鎖定時，在下圖11中，鑒相器兩輸入的頻率相同，即 fr=fd fd是VCO輸出頻率fo經N分頻后得到的，即 fd=fo/N所以輸出頻率 fo=Nfr 圖11 鎖相頻率合成器基本框圖 設計中的鎖相環(huán)電路可以用集成的頻率合成器，如MC，其原理框圖如圖12所示： 圖12 MC45146其真值表如圖13為： 圖13 MC45146真值表經

9、分頻器輸出的信號不一定滿足信號的設計要求，可以再級聯一個頻率和成器，也可以用鎖相環(huán)技術，其fo=Mfin1，則總的有： fo=Mfin/N例如產生一個設計所需的12KHZ的信號，則可以M=3,N=250,當然答案不唯一，可以有其他組合。要產生實驗中的其它信號與之類似。b.信號的調制： 調制采用兩輸入的乘法器模塊即可完成。外設如圖14所示： 圖14 調制電路c.加法電路： 在一次群和二次群的產生時都要用到加法器。產生一次群的三輸入加法器如圖15所示： 圖15 三輸入加法器產生二次群的四輸入加法器如圖16所示： 圖16 四輸入加法器d.濾波器指標：用濾波法產生單邊帶信號時，一次群濾波器都為低通通濾

10、波器（取上邊帶），規(guī)一化過渡帶1，特征阻抗600，通帶衰耗1dB，阻帶衰耗40dB（功率衰耗），截止頻率為單邊帶調制的載頻頻率，二次群濾波器都為高通通濾波器（取下邊帶），規(guī)一化過渡帶1，特征阻抗600，通帶衰耗1dB，阻帶衰耗40dB（功率衰耗），截止頻率也為單邊帶調制的載頻頻率。一次群SSB調制器后的濾波器為帶通濾波器，規(guī)一化過渡帶1，特征阻抗600，通帶衰耗1dB，阻帶衰耗40dB（功率衰耗），中心頻率為單邊帶調制的載頻頻率，帶寬為4KHZ.6.四二轉換電路：由于語音信號是收和發(fā)同時存在(收二線,發(fā)二線),所以是四線,而傳輸線是二線,這就需要進行四二線轉換。四二線轉換原理圖如圖17所示。在

11、將二次群信號送入電纜傳輸時,為了使發(fā)送方不至于收到自己發(fā)出的信號,采用混合線圈?；旌暇€圈的等效原理圖如圖18所示?；旌暇€圈原理是一個平衡電橋,使本端發(fā)送的信號不能滲漏到本端的接收信號處而形成回波。 圖18 四二線轉換原理圖圖17 四二線轉換原理圖圖18 混合線圈的等效原理圖當電橋平衡時(4個電阻大小相等),發(fā)端信號在收端A, B兩點產生的電位相等,A到B間無電流流過,所以收端不會收到發(fā)端信號。而對發(fā)端和收端來說,輸入,輸出阻抗均為600。具體電路如圖19所示。圖19 四二線轉換電路7.導頻的加入：因為是抑制載波調制,所以在已調信號中不含有載波功率,就不能直接提取載波?？刹捎貌迦雽ьl法, 發(fā)送端

12、導頻的插入,應插在信號功率為零的地方,這樣便于提取,導頻頻率的大小由設計者決定。只要是4KHz的整數倍即可。但要符合信道傳輸要求(信道帶寬為60156KHz) 。在不考慮噪聲的情況下,導頻的功率小于總功率的10%即可,也就是說導頻的功率要小于0.1mw。設計中的導頻頻率為80KHZ。導頻的加入也是一個加法器如圖20： 圖20 導頻的加入8.放大電路：根據給定指標,輸入輸出功率為0.1mw(一路信號),而每調制一次,電壓幅度就衰減1/2,經過兩次調制,電壓幅度衰減為原來的1/4。在二四線轉換中,電壓還要衰減1/2。總的電壓衰減為1/8。按照功率與電壓的關系,功率和電壓是平方關系,即: 其中:P為

13、平均功率, U為平均電壓, R為阻抗。在已知平均功率和阻抗的條件下,可算出平均電壓值。由于總電壓衰減了1/8,所以總功率就衰減了1/82。例:輸入功率為0.1mw,到線路端時,只有： 0.1/82mw 0.01563mw而根據設計要求,線路上的信號總功率為0.9mw,分到每一路信號的功率為 0.9/24mw0.0375mw。要完成上述指標,必須將被衰減了的信號進行放大,以滿足設計要求。放大倍數為N.N=0.0375/0.01563=2.4.電路如圖21： 圖21 發(fā)送端放大電路9.導頻的提取和相干信號的產生：提取導頻是先通過一個帶通濾波器，中心頻率80KHZ，再用鎖相環(huán)提取?？捎眉涉i相環(huán)NE560實現，原理如圖22： 圖22 NE560方框圖提取載頻后，用與載頻產生相同的頻率合成的方法來產生相干解調信號，信號從60KHZ起一次增加4KHZ。10.解調： 每一路解調前先通過一帶通濾波器器，中心頻率