翻译行业-syrinx
《综合课程设计报告》
传输专题设计(频分复用)
班
级
学
生
学
号
教
师
【设计指标】
设计一个频分复用调制
系统,将
12
路语音信号调制到电缆上进行传输,
其传输技术指标如下:
1.
语音信号频带:
300Hz
~
34
00Hz
。
2.
< br>电缆传输频带:
60KHz
~
1
56KHz
。
p>
3
.传输中满载条件下信号功率不低于总功率的
90
%。
4
.电缆传输端阻抗
600
Ω
,电缆
上信号总功率(传输频带内的最大功率)
不大于
1mW
。
5
.语音通信接口
采用
4
线制全双工。
6
.音频端接口阻抗
600
Ω
,标称输入输出功率为
0.1mW
。<
/p>
7
.滤波器指标:规一化过渡带
1
%,特征阻抗
600
Ω
,通带衰耗
1dB
,阻带
衰耗
40dB
(功率衰耗)
,截止频率(设计者定)
。
8<
/p>
.系统电源:直流
24V
单电源。
【系统框图】
如下图
1
所示,为要设计的
12
路调制解调系统框图
< br>.
图
1
12
路调制解调系统框图
【系统设计框图】
下图
2
是
实现
12
路调制解调系统的总体设计框图:
插入
84KHZ
导频
插入
12KHZ
导频<
/p>
SSB
84KHZ
BPF
60-
72KHZ
加法器
插入
96KHZ
导频
信
号
加
载
频
器
A
SSB
12KHZ
BPF
12-
16KHZ
插入
16KHZ
导
频
放大器
SSB
96KHZ
BPF
p>
72-
84KHZ
SSB
< br>16KHZ
BPF
16-
20K
HZ
SSB
108KHZ
BPF
84-
96KHZ
放大倍数
< br>2.4
插入
108KHZ
导频<
/p>
SSB
20KHZ
BPF
20-
24KHZ
SSB
12
0KHZ
插入
20KHZ
导频
放大倍数
42.7
LPF
4KHZ
LPF
4KHZ
LPF
p>
4KHZ
解调
BPF
12-
16KHZ
BPF
16-
p>
20KHZ
BPF
20-
< br>24KHZ
LPF
24KHZ
B
PF
96-
108KHZ
插入
108KHZ
导频
信
号
接
受
器
B
p>
解调
解
调
解
调
解
调
解
调
BPF
60-
72KH
Z
解调
.
.
.
LPF
24KHZ
BPF
72-
84KHZ
LPF
2
4KHZ
BPF
84-
96KHZ
p>
LPF
24KHZ
BPF
< br>96-
108KHZ
插入
132
KHZ
导频
插入
12KHZ
导频
SSB
132KHZ
BPF
108-
120KHZ
信
号
加
载
频
器
B
四二转换
器
SSB
12KHZ
BPF
12-
16KHZ
插入
16KHZ<
/p>
导
频
SSB
14
4KHZ
BPF
120-
132KHZ
插入
144KHZ
导频
SSB
16KHZ
BPF
16
-
20KHZ
SSB
156KHZ
p>
BPF
132-
144KHZ
放大倍数
2.4
插入
156
KHZ
导频
SSB
20KHZ
BPF
20-
24KHZ
SSB
168KHZ
插入
20KHZ
导频
放大倍数
42.7
BPF
12-
16KHZ
BP
F
16-
20KHZ
BPF
20-
24KHZ
LPF
24KHZ
BPF
144-
156KH
Z
插入
168KHZ
导频
LPF
4KHZ
LPF
4K
HZ
LPF
4KHZ
解调
信
号
接
受
< br>器
A
解调
解
调
解
调
解
调
解
调
BPF
108-
120KHZ
解调
.
.
.
p>
图
LPF
24KHZ
BPF
120-
132KHZ
LPF
24KHZ
BPF
132-
144KHZ
LPF
24KHZ
< br>BPF
144-
156KHZ
2
12
路调制解调系统的总体设计框图
【系统原理分析及设计】
1.
传输方式分析:
在通信系统中,信道
所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽
得多。如果一个信道只传送一路信号是
非常浪费的,为了能够充分利用信
道的带宽,就可以采用频分复用的方法。在频分复用系
统中,信道的可用
频带被分成若干个互不交叠的频段,每路信号用其中一个频段传输。系
统
原理如图
2
所示。以线性调制信号的
频分复用为例。在图
3
中设有
n
路基
带信号,
图
3
频分复用系统组成方框图
为了限制已
调信号的带宽,
各路信号首先由低通滤波器进行限带,
限带后的
信号
分别对不同频率的载波进行线性调制,
形成频率不同的已调
信号。
为了避免已调
信号的频谱交叠,
各路已调信号由带通滤波器进行限带,
相加形成频分复用信号
后
送往信道传输。
在接收端首先用带通滤波器将多路信号分开,
各
路信号由各自
的解调器进行解调,再经低通滤波器滤波,恢复为调制信号。
2.
调制方式:
在多路载波电话中采用单
边带调制频分复用,主要是为了最大限度地节
省传输频带。产生单边带信号最直观的方法
是让双边带信号通过一个单边
带滤波器,保留所需的一个边带,滤除不要的边带,即可得
到单边带信号。
此方法称为滤波法。它是最简单的也是最常用的方法。边带可取上边带,
也可取下边带。
滤波法原理图如图
4<
/p>
所示,
图中
H
S
SB
(
?
)
为
单边带滤波器的
传递函数。
图
4
用滤波法形成单边带信号
在我们的设
计中,每路电话信号限带于
300-3400Hz
,
语言信号的频谱如图
5
所示。单边带调制后其带宽
与调制信号相同。为了在邻路已调信号间留有保
护频带,以便滤波器有可实现的过渡带,
通常每路话音信号取
4KHz
作为标准
频带。由题目所给
,
电缆传输频带
60
KHz
~
156KHz
,
带宽
96KKz
。
由于是全双
工
,
96
KHz
的带宽正好可容纳
24
路信号<
/p>
,
即
A
-
B
,
12
路
,
B
-
A
,
12
路。它们
在一个信道上传输
,
这样就充分利用了信道资源
。
图
5
语言信号的频谱
3
,调制方式的实现:
首先采用抑制载波双边带调制,即
D
SB
,频谱变换过程如如图
6
所示,然
后再用边带滤波器滤除上边带或下边带,得到单边带,
即
SSB
。
理想滤波特性
是不可能做到的
,
实际滤
波器从通带到阻带总有一个过渡带
。
我们的调制信号是
3
00
~
3400KHz
,
由于最低频率为
300Hz
,
因此允许过渡带为
600Hz
。实现滤波器
的难易与过渡带相对于载频的归一化
值有关
,
过渡带的归一化值愈小
,
p>
分割上、
下
边带的滤波器就愈难实现。
p>
由于一次调制的方式不能达到归一化过渡带给定的指标,这时可以
采用多级
调制的方法。
根据课题给出条件
,
采用二次调制。
第一次用:
12K
Hz,16KHz,20KHz
调制形成前群。按最高载频计算
,
即
?
f<
/p>
1
=600Hz
,
f
c
1
=20KHz
,则
?
1
?
600
?
0
.
03
,
即
3%
。
20
?<
/p>
10
3
< br>第二次用
84
、
96
、
108
、
120KHz
调制
,
按最高载频
120KHz<
/p>
计算
,
即
?
f
2
?
24
?
10
3
,
f
p>
c
2
?
120
p>
?
10
3
,则
24
?
10
3
?
2<
/p>
?
?
0
.
2
3
120
p>
?
10
完全能够满足设计给定的归一化过渡
带指标。
图
6
多级滤波法原理图及频谱图
4.
两级调制方案:
多级调制是指在一个复用系统内,对同一个基带信号进行两次或两次以上同
一种
方式的调制。图
7
为两级单边带调制的复用系统。
图
7
两级单边带调制的复用系统
图
7
中共有
12
路基带
信号,
每路信号的频率范围均为
300Hz
~
3400H
z
。
在发送端
,
将
12
路语音信号
(
频率
4KH
z
),
分为四组
,
每组的
3
路信号分别用
12KHz
,16KHz,20KHz
的
载频进
行调制
,
取上边带
,
< br>把
3
路信号加在一起
,
合成
一
个
前
群
,
前
群
的
频
率
为
12KHz
~
24KHz
。
再
将
四
个
前
群
分
别
用
84KHz,96KHz,108KHz,120
KHz
载频进行二次调制
,
取下边带
,
从而将四个
前群调制到了
60KH
~
108KHz
的频带上,形成频率范围为
60K
Hz
~
108KH
z
< br>的
12
路;频分复用信号。如图
8
所示。
图
8
各路信号在频段上的分布
在
另
一
端
,
形
成
前
群
< br>的
方
法
相
同
。
将
四
个
前
群
分
p>
别
用
132KHz,144KHz,156
KHz
以及
168KHz
的载频进行调
制
,
取下边带
,
< br>将基群调
制到
108KHz~156KHz
的频段上。
图
9
形成基群信号的频谱搬移过程
两级调
制共使用
7
种载频和
7
种类型的带通滤波器。若采用一级调制则要
使用
1
p>
2
种载波和
12
种
类型的带通滤波器。在第二级调制时,由于调制信号的
带宽增加为
12KHz
,因此有利于带通滤波器的制作。
5.
调制的电路:
a.
载频的产生:
< br>设计时用晶体振荡器先产生一基准正选信号,再利用锁相环进行频率的合
成,以产
生设计所需的各种信号。
图
10
p>
为基准信号产生电路。
图
10
正弦信号产生电路
在环路锁定时,在
下图
11
中,鉴相器两输入的频率相同,即
fr=fd
fd
是
VCO
输出频率
fo
经
N
分频后得到的,即
fd=fo/N
所以输出频率
fo=Nfr
图
11
锁相频率合成器基本框图
设计中的锁相环电路可以用集成的频率合成器,如
MC145106<
/p>
,其原理框图如
图
12
< br>所示: