"Entwerfen und fertigen Sie einen drahtlosen Transceiver, der eine gemischte Übertragung von digital-analogen Signalen auf demselben Kanal durchführt. Darunter besteht das digitale Signal aus einem Satz von 4 Zahlen von 0 bis 9; das analoge Signal ist ein Sprachsignal mit einem Frequenzbereich von 100 Hz bis 5 kHz. Bei der drahtlosen Übertragung beträgt der Trägerfrequenzbereich 20 ~ 30 MHz, die Kanalbandbreite beträgt nicht mehr als 25 kHz und die kürzeste Übertragungsdistanz zwischen den Transceiver-Geräten beträgt nicht weniger als 100 cm.
"
Der diesjährige elektronische Wettbewerb für Studenten ist beendet, es folgt eine Analyse der E-Fragen.
1. Aufgabe
Entwerfen und fertigen Sie einen drahtlosen Transceiver, der eine gemischte Übertragung von digital-analogen Signalen auf demselben Kanal durchführt. Darunter besteht das digitale Signal aus einem Satz von 4 Zahlen von 0 bis 9; das analoge Signal ist ein Sprachsignal mit einem Frequenzbereich von 100 Hz bis 5 kHz. Bei der drahtlosen Übertragung beträgt der Trägerfrequenzbereich 20 ~ 30 MHz, die Kanalbandbreite beträgt nicht mehr als 25 kHz und die kürzeste Übertragungsdistanz zwischen den Transceiver-Geräten beträgt nicht weniger als 100 cm.
Das sendende Ende des Transceivers vervollständigt die kombinierte Verarbeitung des digitalen Signals und des analogen Signals und moduliert und sendet auf demselben Kanal.
Das Empfangsende des Transceivers schließt das Empfangen und Demodulieren ab und trennt das digitale Signal und das analoge Signal. Das digitale Signal wird mit einer digitalen Röhre angezeigt und das analoge Signal wird mit einem Oszilloskop beobachtet.
2. Bedarf
1. Grundvoraussetzungen
(1) Realisieren Sie die analoge Signalübertragung. Das analoge Signal ist ein Sprachsignal von 100 Hz bis 5 kHz, und die demodulierte analoge Signalwellenform am Empfangsende darf keine offensichtliche Verzerrung aufweisen. Wenn nur analoge Signale übertragen werden, ist die Digitalanzeige auf der Empfangsseite ausgeschaltet.
(2) Realisieren Sie die digitale Signalübertragung. Geben Sie zuerst eine Gruppe von 4 Zahlen von 0 bis 9 ein und speichern Sie und Display sie auf der Sendeseite und drücken Sie dann die Sendetaste, um das digitale Signal kontinuierlich und zyklisch zu senden. Das digitale Signal wird empfangsseitig demoduliert und über 4 digitale Röhren dargestellt. Die Reaktionszeit, die erforderlich ist, um das Senden an die digitale Röhrenanzeige zu starten, beträgt nicht mehr als 2 Sekunden. Wenn der Sender die Stopptaste drückt, wird die digitale Signalübertragung beendet, gleichzeitig wird die Anzeige der übertragenen Nummern auf dem Sender gelöscht und auf die Eingabe neuer Nummern gewartet.
(3) Realisieren Sie die gemischte Übertragung von digital-analogen Signalen. Geben Sie eine Zahlengruppe willkürlich ein, mischen und modulieren Sie sie mit analogen Signalen zur Übertragung. Das empfangende Ende muss in der Lage sein, das digitale Signal und das analoge Signal korrekt zu demodulieren, die digitale Anzeige ist korrekt und die analoge Signalwellenform weist keine offensichtliche Verzerrung auf.
(4) Die Kanalbandbreite des Transceivers beträgt nicht mehr als 25 kHz und der Trägerfrequenzbereich beträgt 20 bis 30 MHz. Es ist erforderlich, dass der Transceiver in nicht weniger als 3 Trägerfrequenzen ausgewählt und eingestellt werden kann, und die spezifische Trägerfrequenz wird selbst bestimmt.
2. Teil spielen
(1) Nachdem die digitale Signalübertragung auf der Sendeseite gestoppt wurde, erlischt die Digitalanzeige auf der Empfangsseite nach einer Verzögerung von 5 Sekunden automatisch.
(2) Unter der Prämisse, die grundlegenden Anforderungen zu erfüllen, gilt: Je niedriger der Stromverbrauch des Transceivers, desto besser.
(3) Unter der Voraussetzung, dass die grundlegenden Anforderungen erfüllt werden, wird der Frequenzbereich des vom Transceiver übertragenen analogen Signals auf 50 Hz bis 10 kHz erweitert.
(4) Andere.
Drei, Beschreibung
(1) Die digitalen und analogen Signale müssen von der kombinierten Schaltung zuerst und dann moduliert und auf demselben Kanal übertragen. Modulationsverfahren und Modulationsgrad werden von selbst bestimmt. Am Ausgangsende der kombinierten Schaltung sollte ein Beobachtungsport vorhanden sein, damit das Oszilloskop die Wellenformänderungen des kombinierten Signals beobachten kann.
(2) Es darf keine Verbindung zwischen Sender und Empfänger des Transceivers bestehen.
(3) Das Sendeende des Transceivers und die Antenne sind durch SMA-Stecker verbunden, das Sendeende ist ein F-Kopf (weiblich) und das Antennenende ist ein M-Kopf (männlich). Die Länge der Antenne darf 1 Meter nicht überschreiten.
(4) Sowohl das sendende als auch das empfangende Ende des Transceivers werden von einer einzigen Batteriestromversorgung gespeist, und die Stromversorgungsschaltung am sendenden Ende sollte einen Testanschluss für die Versorgung haben Spannung und aktuell.
(5) Die Trägerfrequenz des Transceivers sollte so weit wie möglich gewählt werden, um Störungen durch Umgebungsfunkwellen zu vermeiden.
(6) Als Kanalbandbreite wird in diesem Thema die Bandbreite von -40 dB des modulierten Signals vereinbart, die von einem Spektrumanalysator gemessen wird. Die Details sind in der Abbildung unten dargestellt.
Themenanalyse und Projektgestaltung
Dieses Thema ist ein relativ vollständiges drahtloses Transceiver-System, das die gleichzeitige Übertragung von analogen und digitalen Signalen erfordert.
Gemäß der Beschreibung der Anforderungen an die analoge Signalübertragung im Titel verwendet das analoge Signal das analoge Übertragungsverfahren. Der Frequenzbereich des zu übertragenden analogen Signals beträgt 50 Hz bis 10 kHz. Bei AM-Modulation beträgt die erforderliche Kanalbandbreite 20 kHz.
Das zu übertragende digitale Signal ist eine 4-stellige Dezimalzahl, plus redundante Informationen wie Synchronisationsheader und Prüfcode des Datenrahmens, die Anzahl der zu übertragenden Bits soll 40 nicht überschreiten dass die Zeit vom Beginn der Übertragung bis zum Display des Terminals 2 Sekunden nicht überschreiten sollte, so dass die tatsächliche Übertragungsbitrate bis zu 20bps betragen kann. Solange das Signal-Rausch-Verhältnis des Kanals nicht extrem schlecht ist, ist nach dem Theorem von Shannon die für die Datenübertragung benötigte Kanalbandbreite extrem schmal, was im Vergleich zu analogen Signalen fast vernachlässigbar ist.
Die im Titel angegebene Kanalbandbreite beträgt 25kHz, das analoge Signal belegt die mittleren 20kHz und die Bandbreite von 2.5kHz bleibt auf beiden Seiten, und der oben erwähnte digitale Kanal ist mehr als genug. Daher können Sie eine Unterträgerfrequenz zwischen 10 kHz und 12.5 kHz auswählen (z. B. 11.2 kHz, was dem geometrischen Mittel von 10 kHz und 12.5 kHz entspricht) und diesen Unterträger mit einem digitalen Signal modulieren, um ein digital moduliertes Signal zu erhalten (die einfachste Modulation). Methode ist die OOK-Modulation).
Schließlich werden das digital modulierte Signal und das analoge Signal überlagert, und das überlagerte Mischsignal wird mit AM-Modulation auf den Träger moduliert, verstärkt und dann zur Übertragung an die Antenne gesendet. Die Gesamtstruktur des Spektrums ist wie folgt:
Die Schaltungsstruktur dieses Schemas ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
In diesem Schema ist der Filter, der die beiden Signale unterscheidet, der Schlüssel.
Die Anforderung an den Tiefpassfilter des analogen Signals ist: Nahe der Hilfsträgerfrequenz des digitalen Signals ist eine ausreichend große Dämpfung vorhanden, und die Dämpfung bei 12.5 kHz sollte größer als 40 dB sein. Gemäß diesen beiden Anforderungen ist es eine bessere Wahl, ein elliptisches Filter höherer Ordnung zu verwenden und die erste Nullfrequenz des Filters nahe der Hilfsträgerfrequenz des digitalen Signals zu entwerfen. Beispielsweise kann bei Verwendung eines elliptischen Tiefpassfilters 7. Ordnung mit einer Inband-Fluktuation von 0.5 dB die Dämpfung bei 11.2 kHz (digitale Hilfsträgerfrequenz) und über 12.5 kHz größer als 45 dB sein.
Die Anforderung an das Bandpassfilter des digitalen Signals ist: Bei 10kHz und 12.5kHz sollte genügend Dämpfung vorhanden sein. Da die Bandbreite des digitalen Signals extrem gering ist, ist die Kaskadierung mehrerer Punktpassfilter die einfachste Methode. Wenn beispielsweise drei Punktpassfilter mit einer Mittenfrequenz von 11.2 kHz und einem Q-Wert von 25 kaskadiert werden, beträgt ihre Gesamtbandbreite etwa 20 Hz und die Dämpfung bei 10 kHz und 12.5 kHz etwa 45 dB.
Der Empfangsteil ist eine typische Superheterodyn-Empfängerstruktur, bei der der analoge Signalempfang im Wesentlichen der gleiche ist wie bei einem gewöhnlichen AM-Empfänger.
Die Zwischenverstärkerschaltung sollte eine AGC-Funktion aufweisen, um sicherzustellen, dass sich die Amplitude des Ausgangssignals bei sich ändernden Empfangsbedingungen nicht wesentlich ändert, um eine anschließende digitale Signaldemodulation zu erleichtern.
Die Decoderstruktur des digitalen Empfangsteils variiert mit dem Modulationsverfahren. Wenn es sich um eine OOK-Modulation handelt, ist die Signalamplitude nach dem Bandpassfilter die 1 und 0 des Basisbandsignals und kann zum Decodieren an den Mikroprozessor gesendet werden, solange sie vom Komparator umgeformt wird. Wenn es sich um ein anderes Modulationsverfahren handelt, kann es erforderlich sein, den Unterträger als Synchronisationssignal wiederherzustellen, bevor eine Synchronisationsdecodierung durchgeführt wird.
Offensichtlich ist für die Situation, in der die Bandbreite der beiden Signale dieses Themas groß und das andere schmal ist, das oben erwähnte Hybridübertragungsschema effektiv und die Schaltung relativ einfach, solange das Spektrum vernünftig angeordnet ist. Aus den gegebenen Parametern und Grundanforderungen 1, Beschreibung 1 und anderen Bedingungen lässt sich vermuten, dass der Vorschlag auf diesem gemischten Übertragungsschema zu beruhen scheint.
Der diesjährige elektronische Wettbewerb für Studenten ist beendet, es folgt eine Analyse der E-Fragen.
1. Aufgabe
Entwerfen und fertigen Sie einen drahtlosen Transceiver, der eine gemischte Übertragung von digital-analogen Signalen auf demselben Kanal durchführt. Darunter besteht das digitale Signal aus einem Satz von 4 Zahlen von 0 bis 9; das analoge Signal ist ein Sprachsignal mit einem Frequenzbereich von 100 Hz bis 5 kHz. Bei der drahtlosen Übertragung beträgt der Trägerfrequenzbereich 20 ~ 30 MHz, die Kanalbandbreite beträgt nicht mehr als 25 kHz und die kürzeste Übertragungsdistanz zwischen den Transceiver-Geräten beträgt nicht weniger als 100 cm.
Das sendende Ende des Transceivers vervollständigt die kombinierte Verarbeitung des digitalen Signals und des analogen Signals und moduliert und sendet auf demselben Kanal.
Das Empfangsende des Transceivers schließt das Empfangen und Demodulieren ab und trennt das digitale Signal und das analoge Signal. Das digitale Signal wird mit einer digitalen Röhre angezeigt und das analoge Signal wird mit einem Oszilloskop beobachtet.
2. Bedarf
1. Grundvoraussetzungen
(1) Realisieren Sie die analoge Signalübertragung. Das analoge Signal ist ein Sprachsignal von 100 Hz bis 5 kHz, und die demodulierte analoge Signalwellenform am Empfangsende darf keine offensichtliche Verzerrung aufweisen. Wenn nur analoge Signale übertragen werden, ist die Digitalanzeige auf der Empfangsseite ausgeschaltet.
(2) Realisieren Sie die digitale Signalübertragung. Geben Sie zuerst eine Gruppe von 4 Zahlen von 0 bis 9 ein und speichern und zeigen Sie sie auf der Sendeseite an, und drücken Sie dann die Sendetaste, um das digitale Signal kontinuierlich und zyklisch zu senden. Das digitale Signal wird empfangsseitig demoduliert und über 4 digitale Röhren dargestellt. Die Reaktionszeit, die erforderlich ist, um mit dem Senden an die digitale Röhrenanzeige zu beginnen, beträgt nicht mehr als 2 Sekunden. Wenn der Sender die Stopptaste drückt, wird die digitale Signalübertragung beendet, gleichzeitig wird die Anzeige der übertragenen Nummern auf dem Sender gelöscht und auf die Eingabe neuer Nummern gewartet.
(3) Realisieren Sie die gemischte Übertragung von digital-analogen Signalen. Geben Sie eine Zahlengruppe willkürlich ein, mischen und modulieren Sie sie mit analogen Signalen zur Übertragung. Das empfangende Ende muss in der Lage sein, das digitale Signal und das analoge Signal korrekt zu demodulieren, die digitale Anzeige ist korrekt und die analoge Signalwellenform weist keine offensichtliche Verzerrung auf.
(4) Die Kanalbandbreite des Transceivers beträgt nicht mehr als 25 kHz und der Trägerfrequenzbereich beträgt 20 bis 30 MHz. Es ist erforderlich, dass der Transceiver in nicht weniger als 3 Trägerfrequenzen ausgewählt und eingestellt werden kann, und die spezifische Trägerfrequenz wird selbst bestimmt.
2. Teil spielen
(1) Nachdem die digitale Signalübertragung auf der Sendeseite gestoppt wurde, erlischt die Digitalanzeige auf der Empfangsseite nach einer Verzögerung von 5 Sekunden automatisch.
(2) Unter der Prämisse, die grundlegenden Anforderungen zu erfüllen, gilt: Je niedriger der Stromverbrauch des Transceivers, desto besser.
(3) Unter der Voraussetzung, dass die grundlegenden Anforderungen erfüllt werden, wird der Frequenzbereich des vom Transceiver übertragenen analogen Signals auf 50 Hz bis 10 kHz erweitert.
(4) Andere.
Drei, Beschreibung
(1) Die digitalen und analogen Signale müssen zuerst von der kombinierten Schaltung verarbeitet und dann moduliert und auf demselben Kanal übertragen werden. Modulationsverfahren und Modulationsgrad werden von selbst bestimmt. Am Ausgangsende der kombinierten Schaltung sollte ein Beobachtungsport vorhanden sein, damit das Oszilloskop die Wellenformänderungen des kombinierten Signals beobachten kann.
(2) Es darf keine Verbindung zwischen Sender und Empfänger des Transceivers bestehen.
(3) Das Sendeende des Transceivers und die Antenne sind durch SMA-Stecker verbunden, das Sendeende ist ein F-Kopf (weiblich) und das Antennenende ist ein M-Kopf (männlich). Die Länge der Antenne darf 1 Meter nicht überschreiten.
(4) Sowohl das sendende als auch das empfangende Ende des Transceivers werden von einer einzigen Batteriestromversorgung gespeist, und die Stromversorgungsschaltung am sendenden Ende sollte einen Testanschluss für Versorgungsspannung und -strom haben.
(5) Die Trägerfrequenz des Transceivers sollte so weit wie möglich gewählt werden, um Störungen durch Umgebungsfunkwellen zu vermeiden.
(6) Als Kanalbandbreite wird in diesem Thema die Bandbreite von -40 dB des modulierten Signals vereinbart, die von einem Spektrumanalysator gemessen wird. Die Details sind in der Abbildung unten dargestellt.
Themenanalyse und Projektgestaltung
Dieses Thema ist ein relativ vollständiges drahtloses Transceiver-System, das die gleichzeitige Übertragung von analogen und digitalen Signalen erfordert.
Gemäß der Beschreibung der Anforderungen an die analoge Signalübertragung im Titel verwendet das analoge Signal das analoge Übertragungsverfahren. Der Frequenzbereich des zu übertragenden analogen Signals beträgt 50 Hz bis 10 kHz. Bei AM-Modulation beträgt die erforderliche Kanalbandbreite 20 kHz.
Das zu übertragende digitale Signal ist eine 4-stellige Dezimalzahl, plus redundante Informationen wie Synchronisationsheader und Prüfcode des Datenrahmens, die Anzahl der zu übertragenden Bits soll 40 nicht überschreiten dass die Zeit vom Beginn der Übertragung bis zum Display des Terminals 2 Sekunden nicht überschreiten sollte, so dass die tatsächliche Übertragungsbitrate bis zu 20bps betragen kann. Solange das Signal-Rausch-Verhältnis des Kanals nicht extrem schlecht ist, ist nach dem Theorem von Shannon die für die Datenübertragung benötigte Kanalbandbreite extrem schmal, was im Vergleich zu analogen Signalen fast vernachlässigbar ist.
Die im Titel angegebene Kanalbandbreite beträgt 25kHz, das analoge Signal belegt die mittleren 20kHz und die Bandbreite von 2.5kHz bleibt auf beiden Seiten, und der oben erwähnte digitale Kanal ist mehr als genug. Daher können Sie eine Unterträgerfrequenz zwischen 10 kHz und 12.5 kHz auswählen (z. B. 11.2 kHz, was dem geometrischen Mittel von 10 kHz und 12.5 kHz entspricht) und diesen Unterträger mit einem digitalen Signal modulieren, um ein digital moduliertes Signal zu erhalten (die einfachste Modulation). Methode ist die OOK-Modulation).
Schließlich werden das digital modulierte Signal und das analoge Signal überlagert, und das überlagerte Mischsignal wird mit AM-Modulation auf den Träger moduliert, verstärkt und dann zur Übertragung an die Antenne gesendet. Die Gesamtstruktur des Spektrums ist wie folgt:
Die Schaltungsstruktur dieses Schemas ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
In diesem Schema ist der Filter, der die beiden Signale unterscheidet, der Schlüssel.
Die Anforderung an den Tiefpassfilter des analogen Signals ist: Nahe der Hilfsträgerfrequenz des digitalen Signals ist eine ausreichend große Dämpfung vorhanden, und die Dämpfung bei 12.5 kHz sollte größer als 40 dB sein. Gemäß diesen beiden Anforderungen ist es eine bessere Wahl, ein elliptisches Filter höherer Ordnung zu verwenden und die erste Nullfrequenz des Filters nahe der Hilfsträgerfrequenz des digitalen Signals zu entwerfen. Beispielsweise kann bei Verwendung eines elliptischen Tiefpassfilters 7. Ordnung mit einer Inband-Fluktuation von 0.5 dB die Dämpfung bei 11.2 kHz (digitale Hilfsträgerfrequenz) und über 12.5 kHz größer als 45 dB sein.
Die Anforderung an den Bandpassfilter des digitalen Signals ist: Bei 10kHz und 12.5kHz sollte genügend Dämpfung vorhanden sein. Da die Bandbreite des digitalen Signals extrem gering ist, ist die Kaskadierung mehrerer Punktpassfilter die einfachste Methode. Wenn beispielsweise drei Punktpassfilter mit einer Mittenfrequenz von 11.2 kHz und einem Q-Wert von 25 kaskadiert werden, beträgt ihre Gesamtbandbreite etwa 20 Hz und die Dämpfung bei 10 kHz und 12.5 kHz etwa 45 dB.
Der Empfangsteil ist eine typische Superheterodyn-Empfängerstruktur, bei der der analoge Signalempfang im Wesentlichen der gleiche ist wie bei einem gewöhnlichen AM-Empfänger.
Die Zwischenverstärkerschaltung sollte eine AGC-Funktion aufweisen, um sicherzustellen, dass sich die Amplitude des Ausgangssignals bei sich ändernden Empfangsbedingungen nicht wesentlich ändert, um eine anschließende digitale Signaldemodulation zu erleichtern.
Die Decoderstruktur des digitalen Empfangsteils variiert mit dem Modulationsverfahren. Wenn es sich um eine OOK-Modulation handelt, ist die Signalamplitude nach dem Bandpassfilter die 1 und 0 des Basisbandsignals und kann zum Decodieren an den Mikroprozessor gesendet werden, solange sie vom Komparator umgeformt wird. Wenn es sich um ein anderes Modulationsverfahren handelt, kann es erforderlich sein, den Unterträger als Synchronisationssignal wiederherzustellen, bevor eine Synchronisationsdecodierung durchgeführt wird.
Offensichtlich ist für die Situation, in der die Bandbreite der beiden Signale dieses Themas groß und das andere schmal ist, das oben erwähnte Hybridübertragungsschema effektiv und die Schaltung relativ einfach, solange das Spektrum vernünftig angeordnet ist. Aus den gegebenen Parametern und Grundanforderungen 1, Beschreibung 1 und anderen Bedingungen lässt sich vermuten, dass der Vorschlag auf diesem gemischten Übertragungsschema zu beruhen scheint.
Die Links: SKIIP39GA12T4V1 CM600DU-5F