綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告?zhèn)鬏攲ｎ}設(shè)計(jì)（頻分復(fù)用）班 級(jí) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 教 師 【設(shè)計(jì)指標(biāo)】設(shè)計(jì)一個(gè)頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)，將12路語(yǔ)音信號(hào)調(diào)制到電纜上進(jìn)行傳輸，其傳輸技術(shù)指標(biāo)如下：1. 語(yǔ)音信號(hào)頻帶：300Hz3400Hz。2. 電纜傳輸頻帶：60KHz156KHz。 3傳輸中滿載條件下信號(hào)功率不低于總功率的90。4電纜傳輸端阻抗600，電纜上信號(hào)總功率（傳輸頻帶內(nèi)的最大功率）不大于1mW。5 語(yǔ)音通信接口采用4線制全雙工。6 音頻端接口阻抗600，標(biāo)稱輸入輸出功率為0.1mW。7 濾波器指標(biāo)：規(guī)一化過(guò)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的12路調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)框圖.圖1 12路調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)框圖【系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖】 下圖2是實(shí)現(xiàn)12路調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖： 圖2 12路調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖【系統(tǒng)原理分析及設(shè)計(jì)】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(hào)所需的帶寬寬得多。如果一個(gè)信道只傳送一路信號(hào)是非常浪費(fèi)的，為了能夠充分利用信道的帶寬，就可以采用頻分復(fù)用的方法。在頻分復(fù)用系統(tǒng)中，信道的可用頻帶被分成若干個(gè)互不交疊的頻段，每路信號(hào)用其中一個(gè)頻段傳輸。系統(tǒng)原理如圖2所示。以線性調(diào)制信號(hào)的頻分復(fù)用為例。在圖3中設(shè)有n路基

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

4、是最簡(jiǎn)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(shù)。圖4 用濾波法形成單邊帶信號(hào)在我們的設(shè)計(jì)中，每路電話信號(hào)限帶于300-3400Hz,語(yǔ)言信號(hào)的頻譜如圖5所示。單邊帶調(diào)制后其帶寬與調(diào)制信號(hào)相同。為了在鄰路已調(diào)信號(hào)間留有保護(hù)頻帶，以便濾波器有可實(shí)現(xiàn)的過(guò)渡帶，通常每路話音信號(hào)取4KHz作為標(biāo)準(zhǔn)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(hào),即 AB，12路,BA，12路。它們?cè)谝粋€(gè)信道上傳輸,這樣就充分利用了信道資源。圖5 語(yǔ)言信號(hào)的頻譜3，調(diào)制方式的實(shí)現(xiàn)：首先

5、采用抑制載波雙邊帶調(diào)制，即 DSB，頻譜變換過(guò)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(shí)際濾波器從通帶到阻帶總有一個(gè)過(guò)渡帶 。我們的調(diào)制信號(hào)是3003400KHz,由于最低頻率為300Hz,因此允許過(guò)渡帶為600Hz。實(shí)現(xiàn)濾波器的難易與過(guò)渡帶相對(duì)于載頻的歸一化值有關(guān),過(guò)渡帶的歸一化值愈小,分割上、下邊帶的濾波器就愈難實(shí)現(xiàn)。由于一次調(diào)制的方式不能達(dá)到歸一化過(guò)渡帶給定的指標(biāo)，這時(shí)可以采用多級(jí)調(diào)制的方法。根據(jù)課題給出條件,采用二次調(diào)制。第一次用：12KHz,16KHz,20KHz調(diào)制形成前群。按最高載頻計(jì)算,即 =600Hz ，=2

6、0KHz，則 , 即3% 。 第二次用84、96 、 108 、 120KHz調(diào)制,按最高載頻120KHz計(jì)算, 即 ， ，則 完全能夠滿足設(shè)計(jì)給定的歸一化過(guò)渡帶指標(biāo)。圖6 多級(jí)濾波法原理圖及頻譜圖4.兩級(jí)調(diào)制方案：多級(jí)調(diào)制是指在一個(gè)復(fù)用系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)進(jìn)行兩次或兩次以上同一種方式的調(diào)制。圖7為兩級(jí)單邊帶調(diào)制的復(fù)用系統(tǒng)。圖7 兩級(jí)單邊帶調(diào)制的復(fù)用系統(tǒng)圖7中共有12路基帶信號(hào)，每路信號(hào)的頻率范圍均為300Hz3400Hz。在發(fā)送端,將12路語(yǔ)音信號(hào)(頻率4KHz),分為四組,每組的3路信號(hào)分別用12KHz,16KHz,20KHz的 載頻進(jìn)行調(diào)制,取上邊帶,把3路信號(hào)加在一起,合成一個(gè)前群

7、,前群的頻率為12KHz 24KHz。再將四個(gè)前群分別用84KHz,96KHz,108KHz,120KHz 載頻進(jìn)行二次調(diào)制,取下邊帶,從而將四個(gè)前群調(diào)制到了 60KH108KHz的頻帶上，形成頻率范圍為60KHz108KHz的12路；頻分復(fù)用信號(hào)。如圖8所示。圖8 各路信號(hào)在頻段上的分布在另一端,形成前群的方法 相同。將四個(gè)前群分別用132KHz,144KHz,156KHz以及168KHz的載頻進(jìn)行調(diào)制,取下邊帶, 將基群調(diào)制到108KHz156KHz的頻段上。圖9 形成基群信號(hào)的頻譜搬移過(guò)程兩級(jí)調(diào)制共使用7種載頻和7種類型的帶通濾波器。若采用一級(jí)調(diào)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(jí)調(diào)制時(shí)，由于調(diào)制信號(hào)的帶寬增加為12KHz，因此有利于帶通濾波器的制作。5.調(diào)制的電路：a.載頻的產(chǎn)生：設(shè)計(jì)時(shí)用晶體振蕩器先產(chǎn)生一基準(zhǔn)正選信號(hào)，再利用鎖相環(huán)進(jìn)行頻率的合成，以產(chǎn)生設(shè)計(jì)所需的各種信號(hào)。圖10為基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生電路。 圖10 正弦信號(hào)產(chǎn)生電路在環(huán)路鎖定時(shí)，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(jīng)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(shè)計(jì)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(jīng)

9、分頻器輸出的信號(hào)不一定滿足信號(hào)的設(shè)計(jì)要求，可以再級(jí)聯(lián)一個(gè)頻率和成器，也可以用鎖相環(huán)技術(shù)，其fo=Mfin1，則總的有： fo=Mfin/N例如產(chǎn)生一個(gè)設(shè)計(jì)所需的12KHZ的信號(hào)，則可以M=3,N=250,當(dāng)然答案不唯一，可以有其他組合。要產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)中的其它信號(hào)與之類似。b.信號(hào)的調(diào)制： 調(diào)制采用兩輸入的乘法器模塊即可完成。外設(shè)如圖14所示： 圖14 調(diào)制電路c.加法電路： 在一次群和二次群的產(chǎn)生時(shí)都要用到加法器。產(chǎn)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(chǎn)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(biāo)：用濾波法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)時(shí)，一次群濾波器都為低通通濾

10、波器（取上邊帶），規(guī)一化過(guò)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(diào)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(guò)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(diào)制的載頻頻率。一次群SSB調(diào)制器后的濾波器為帶通濾波器，規(guī)一化過(guò)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(diào)制的載頻頻率，帶寬為4KHZ.6.四二轉(zhuǎn)換電路：由于語(yǔ)音信號(hào)是收和發(fā)同時(shí)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(jìn)行四二線轉(zhuǎn)換。四二線轉(zhuǎn)換原理圖如圖17所示。在

11、將二次群信號(hào)送入電纜傳輸時(shí),為了使發(fā)送方不至于收到自己發(fā)出的信號(hào),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(gè)平衡電橋,使本端發(fā)送的信號(hào)不能滲漏到本端的接收信號(hào)處而形成回波。 圖18 四二線轉(zhuǎn)換原理圖圖17 四二線轉(zhuǎn)換原理圖圖18 混合線圈的等效原理圖當(dāng)電橋平衡時(shí)(4個(gè)電阻大小相等),發(fā)端信號(hào)在收端A, B兩點(diǎn)產(chǎn)生的電位相等,A到B間無(wú)電流流過(guò),所以收端不會(huì)收到發(fā)端信號(hào)。而對(duì)發(fā)端和收端來(lái)說(shuō),輸入,輸出阻抗均為600。具體電路如圖19所示。圖19 四二線轉(zhuǎn)換電路7.導(dǎo)頻的加入：因?yàn)槭且种戚d波調(diào)制,所以在已調(diào)信號(hào)中不含有載波功率,就不能直接提取載波?？刹捎貌迦雽?dǎo)頻法, 發(fā)送端

12、導(dǎo)頻的插入,應(yīng)插在信號(hào)功率為零的地方,這樣便于提取,導(dǎo)頻頻率的大小由設(shè)計(jì)者決定。只要是4KHz的整數(shù)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(dǎo)頻的功率小于總功率的10%即可,也就是說(shuō)導(dǎo)頻的功率要小于0.1mw。設(shè)計(jì)中的導(dǎo)頻頻率為80KHZ。導(dǎo)頻的加入也是一個(gè)加法器如圖20： 圖20 導(dǎo)頻的加入8.放大電路：根據(jù)給定指標(biāo),輸入輸出功率為0.1mw(一路信號(hào)),而每調(diào)制一次,電壓幅度就衰減1/2,經(jīng)過(guò)兩次調(diào)制,電壓幅度衰減為原來(lái)的1/4。在二四線轉(zhuǎn)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(guān)系,功率和電壓是平方關(guān)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(shí),只有： 0.1/82mw 0.01563mw而根據(jù)設(shè)計(jì)要求,線路上的信號(hào)總功率為0.9mw,分到每一路信號(hào)的功率為 0.9/24mw0.0375mw。要完成上述指標(biāo),必須將被衰減了的信號(hào)進(jìn)行放大,以滿足設(shè)計(jì)要求。放大倍數(shù)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(dǎo)頻的提取和相干信號(hào)的產(chǎn)生：提取導(dǎo)頻是先通過(guò)一個(gè)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(shí)現(xiàn)，原理如圖22： 圖22 NE560方框圖提取載頻后，用與載頻產(chǎn)生相同的頻率合成的方法來(lái)產(chǎn)生相干解調(diào)信號(hào)，信號(hào)從60KHZ起一次增加4KHZ。10.解調(diào)： 每一路解調(diào)前先通過(guò)一帶通濾波器器，中心頻率