"Diseñe y fabrique un transceptor inalámbrico que realice una transmisión mixta de señales digitales-analógicas en el mismo canal. Entre ellos, la señal digital está compuesta por un conjunto de 4 números del 0 al 9; la señal analógica es una señal de voz con un rango de frecuencia de 100 Hz a 5 kHz. Con transmisión inalámbrica, el rango de frecuencia de la portadora es de 20 ~ 30 MHz, el ancho de banda del canal no es más de 25 kHz y la distancia de transmisión más corta entre el equipo transceptor no es menor de 100 cm.
"
La competencia electrónica para estudiantes universitarios de este año ha finalizado, el siguiente es un análisis de las preguntas E.
1. Tarea
Diseñe y fabrique un transceptor inalámbrico que realice una transmisión mixta de señales digitales-analógicas en el mismo canal. Entre ellos, la señal digital está compuesta por un conjunto de 4 números del 0 al 9; la señal analógica es una señal de voz con un rango de frecuencia de 100 Hz a 5 kHz. Con transmisión inalámbrica, el rango de frecuencia de la portadora es de 20 ~ 30 MHz, el ancho de banda del canal no es más de 25 kHz y la distancia de transmisión más corta entre el equipo transceptor no es menor de 100 cm.
El extremo transmisor del transceptor completa el procesamiento combinado de la señal digital y la señal analógica, y modula y transmite en el mismo canal.
El extremo receptor del transceptor completa la recepción y demodulación, y separa la señal digital y la señal analógica. La señal digital se muestra con un tubo digital y la señal analógica se observa con un osciloscopio.
2. Requisitos
1. Requisitos básicos
(1) Realice la transmisión de señales analógicas. La señal analógica es una señal de voz de 100 Hz a 5 kHz, y se requiere que la forma de onda de la señal analógica demodulada en el extremo receptor no tenga una distorsión obvia. Cuando solo se transmiten señales analógicas, la pantalla digital del extremo receptor está apagada.
(2) Realice la transmisión de señales digitales. Primero escriba un grupo de 4 números del 0 al 9 y almacene y la visualización ellos en el extremo de envío, y luego presione el botón de envío para transmitir continua y cíclicamente la señal digital. La señal digital se demodula en el extremo receptor y se muestra a través de 4 tubos digitales. El tiempo de respuesta requerido para comenzar a enviar a la pantalla del tubo digital no es más de 2 segundos. Cuando el remitente presiona el botón de parada, la transmisión de la señal digital finaliza y, al mismo tiempo, la visualización de los números transmitidos se borra en el remitente y se espera la entrada de nuevos números.
(3) Realizar la transmisión mixta de señales digitales-analógicas. Ingrese un grupo de números arbitrariamente, mezcle y module con señales analógicas para su transmisión. Se requiere que el extremo receptor pueda demodular la señal digital y la señal analógica correctamente, la pantalla digital sea correcta y la forma de onda de la señal analógica no tenga una distorsión obvia.
(4) El ancho de banda del canal del transceptor no supera los 25 kHz y el rango de frecuencia de la portadora es de 20 ~ 30 MHz. Se requiere que el transceptor se pueda seleccionar y configurar en no menos de 3 frecuencias portadoras, y la frecuencia portadora específica se determina por sí misma.
2. Jugar parte
(1) Una vez que se detiene la transmisión de la señal digital en el extremo de transmisión, la pantalla digital en el extremo de recepción se apagará automáticamente después de un retraso de 5 segundos.
(2) Sobre la premisa de cumplir con los requisitos básicos, cuanto menor sea el consumo de energía del transceptor, mejor.
(3) Con la premisa de cumplir con los requisitos básicos, el rango de frecuencia de la señal analógica transmitida por el transceptor se amplía a 50 Hz ~ 10 kHz.
(4) Otros.
Tres, descripción
(1) Las señales digitales y analógicas deben ser procesadas por la combinación circuito primero, y luego modulado y transmitido en el mismo canal. El método de modulación y el grado de modulación vienen determinados por sí mismos. Debe haber un puerto de observación en el extremo de salida del circuito combinado para que el osciloscopio observe los cambios de forma de onda de la señal combinada.
(2) No debe haber ninguna conexión entre el transmisor y el receptor del transceptor.
(3) El extremo de transmisión del transceptor y la antena están conectados mediante enchufes SMA, el extremo de transmisión es la cabeza F (hembra) y el extremo de la antena es la cabeza M (macho). La longitud de la antena no supera el metro.
(4) Tanto el extremo de transmisión como el de recepción del transceptor están alimentados por una sola fuente de alimentación de batería, y el circuito de suministro de energía en el extremo de transmisión debe tener un puerto de prueba para el suministro. voltaje y actual.
(5) La frecuencia portadora del transceptor debe seleccionarse en la medida de lo posible para evitar interferencias de ondas de radio ambientales.
(6) Se acuerda que el ancho de banda del canal en este tema es el ancho de banda de -40dB de la señal modulada, que se mide con un analizador de espectro. Los detalles se muestran en la figura siguiente.
Análisis de temas y diseño de proyectos
Este tema es un sistema transceptor inalámbrico relativamente completo que requiere la transmisión simultánea de señales analógicas y digitales.
De acuerdo con la descripción de los requisitos de transmisión de señales analógicas en el título, la señal analógica adopta el método de transmisión analógica. El rango de frecuencia de la señal analógica que debe transmitirse es de 50 Hz a 10 kHz. Si se usa modulación AM, el ancho de banda del canal requerido es 20 kHz.
La señal digital que debe transmitirse es un número decimal de 4 dígitos, más información redundante como el encabezado de sincronización y el código de verificación de la trama de datos, el número de bits que deben transmitirse no debe exceder los 40. El título también estipula que el tiempo desde el comienzo de la transmisión hasta la visualización del terminal no debe exceder los 2 segundos, por lo que la velocidad de transmisión real puede ser tan baja como 20 bps. Según el teorema de Shannon, siempre que la relación señal / ruido del canal no sea extremadamente mala, el ancho de banda del canal requerido para la transmisión de datos es extremadamente estrecho, lo que es casi insignificante en comparación con las señales analógicas.
El ancho de banda del canal especificado por el título es de 25 kHz, la señal analógica ocupa el medio de 20 kHz y el ancho de banda de 2.5 kHz se deja en ambos lados, y el canal digital mencionado anteriormente es más que suficiente. Por lo tanto, puede seleccionar una frecuencia de subportadora entre 10kHz ~ 12.5kHz (por ejemplo, 11.2kHz, que es el promedio geométrico de 10kHz y 12.5kHz) y modular esta subportadora con una señal digital para obtener una señal digital modulada (la modulación más simple método es la modulación OOK).
Finalmente, la señal digital modulada y la señal analógica se superponen, y la señal mixta superpuesta se modula con modulación AM en la portadora, se amplifica y luego se envía a la antena para su transmisión. La estructura general del espectro es la siguiente:
La estructura del circuito de este esquema se muestra en la siguiente figura.
En este esquema, el filtro que distingue las dos señales es la clave.
El requisito del filtro de paso bajo de la señal analógica es: hay una cantidad suficientemente grande de atenuación cerca de la frecuencia de la subportadora de la señal digital, y la atenuación a 12.5 kHz debe ser superior a 40 dB. De acuerdo con estos dos requisitos, es una mejor opción utilizar un filtro elíptico de orden superior y diseñar la primera frecuencia cero del filtro cerca de la frecuencia de la subportadora de la señal digital. Por ejemplo, si se utiliza un filtro de paso bajo elíptico de séptimo orden con una fluctuación en banda de 7 dB, la atenuación a 0.5 kHz (frecuencia de subportadora digital) y superior a 11.2 kHz puede ser superior a 12.5 dB.
El requisito del filtro de paso de banda de la señal digital es: debe haber suficiente atenuación a 10 kHz y 12.5 kHz. Debido a que el ancho de banda de la señal digital es extremadamente bajo, la conexión en cascada de múltiples filtros de paso de punto es el método más simple. Por ejemplo, si se conectan en cascada tres filtros de paso de punto con una frecuencia central de 11.2 kHz y un valor Q de 25, su ancho de banda total es de unos 20 Hz y la atenuación a 10 kHz y 12.5 kHz es de unos 45 dB.
La parte receptora es una estructura típica de receptor superheterodino, en la que la recepción de la señal analógica es básicamente la misma que la de un receptor de AM normal.
El circuito amplificador intermedio debe tener una función AGC para garantizar que la amplitud de la señal de salida no cambie mucho cuando cambien las condiciones de recepción, a fin de facilitar la demodulación de la señal digital posterior.
La estructura del decodificador de la parte receptora digital varía con el método de modulación. Si se trata de modulación OOK, la amplitud de la señal después del filtro de paso de banda es el 1 y el 0 de la señal de banda base, y se puede enviar al microprocesador para decodificarla siempre que el comparador la modifique. Si se trata de otro método de modulación, puede ser necesario restaurar la subportadora como una señal de sincronización antes de realizar la decodificación de sincronización.
Obviamente, para la situación en la que el ancho de banda de las dos señales de este tema es amplio y el otro es estrecho, siempre que el espectro esté dispuesto de manera razonable, el esquema de transmisión híbrido mencionado anteriormente es efectivo y el circuito es relativamente simple. A partir de los parámetros dados y los requisitos básicos 1, descripción 1 y otras condiciones, se puede suponer que la propuesta parece basarse en este esquema de transmisión mixto.
La competencia electrónica para estudiantes universitarios de este año ha finalizado, el siguiente es un análisis de las preguntas E.
1. Tarea
Diseñe y fabrique un transceptor inalámbrico que realice una transmisión mixta de señales digitales-analógicas en el mismo canal. Entre ellos, la señal digital está compuesta por un conjunto de 4 números del 0 al 9; la señal analógica es una señal de voz con un rango de frecuencia de 100 Hz a 5 kHz. Con transmisión inalámbrica, el rango de frecuencia de la portadora es de 20 ~ 30 MHz, el ancho de banda del canal no es más de 25 kHz y la distancia de transmisión más corta entre el equipo transceptor no es menor de 100 cm.
El extremo transmisor del transceptor completa el procesamiento combinado de la señal digital y la señal analógica, y modula y transmite en el mismo canal.
El extremo receptor del transceptor completa la recepción y demodulación, y separa la señal digital y la señal analógica. La señal digital se muestra con un tubo digital y la señal analógica se observa con un osciloscopio.
2. Requisitos
1. Requisitos básicos
(1) Realice la transmisión de señales analógicas. La señal analógica es una señal de voz de 100 Hz a 5 kHz, y se requiere que la forma de onda de la señal analógica demodulada en el extremo receptor no tenga una distorsión obvia. Cuando solo se transmiten señales analógicas, la pantalla digital del extremo receptor está apagada.
(2) Realice la transmisión de señales digitales. Primero ingrese un grupo de 4 números del 0 al 9 y guárdelos y muéstrelos en el extremo de envío, y luego presione el botón enviar para transmitir la señal digital de manera continua y cíclica. La señal digital se demodula en el extremo receptor y se muestra a través de 4 tubos digitales. El tiempo de respuesta requerido para comenzar a enviar a la pantalla del tubo digital no es más de 2 segundos. Cuando el remitente presiona el botón de parada, la transmisión de la señal digital finaliza y, al mismo tiempo, la visualización de los números transmitidos se borra en el remitente y se espera la entrada de nuevos números.
(3) Realizar la transmisión mixta de señales digitales-analógicas. Ingrese un grupo de números arbitrariamente, mezcle y module con señales analógicas para su transmisión. Se requiere que el extremo receptor pueda demodular la señal digital y la señal analógica correctamente, la pantalla digital sea correcta y la forma de onda de la señal analógica no tenga una distorsión obvia.
(4) El ancho de banda del canal del transceptor no supera los 25 kHz y el rango de frecuencia de la portadora es de 20 ~ 30 MHz. Se requiere que el transceptor se pueda seleccionar y configurar en no menos de 3 frecuencias portadoras, y la frecuencia portadora específica se determina por sí misma.
2. Jugar parte
(1) Una vez que se detiene la transmisión de la señal digital en el extremo de transmisión, la pantalla digital en el extremo de recepción se apagará automáticamente después de un retraso de 5 segundos.
(2) Sobre la premisa de cumplir con los requisitos básicos, cuanto menor sea el consumo de energía del transceptor, mejor.
(3) Con la premisa de cumplir con los requisitos básicos, el rango de frecuencia de la señal analógica transmitida por el transceptor se amplía a 50 Hz ~ 10 kHz.
(4) Otros.
Tres, descripción
(1) Las señales digitales y analógicas deben ser procesadas por el circuito combinado primero, y luego moduladas y transmitidas en el mismo canal. El método de modulación y el grado de modulación vienen determinados por sí mismos. Debe haber un puerto de observación en el extremo de salida del circuito combinado para que el osciloscopio observe los cambios de forma de onda de la señal combinada.
(2) No debe haber ninguna conexión entre el transmisor y el receptor del transceptor.
(3) El extremo de transmisión del transceptor y la antena están conectados mediante enchufes SMA, el extremo de transmisión es la cabeza F (hembra) y el extremo de la antena es la cabeza M (macho). La longitud de la antena no supera el metro.
(4) Tanto el extremo de transmisión como el extremo de recepción del transceptor están alimentados por una sola fuente de alimentación de batería, y el circuito de suministro de energía en el extremo de transmisión debe tener un puerto de prueba para el voltaje y la corriente de suministro.
(5) La frecuencia portadora del transceptor debe seleccionarse en la medida de lo posible para evitar interferencias de ondas de radio ambientales.
(6) Se acuerda que el ancho de banda del canal en este tema es el ancho de banda de -40dB de la señal modulada, que se mide con un analizador de espectro. Los detalles se muestran en la figura siguiente.
Análisis de temas y diseño de proyectos
Este tema es un sistema transceptor inalámbrico relativamente completo que requiere la transmisión simultánea de señales analógicas y digitales.
De acuerdo con la descripción de los requisitos de transmisión de señales analógicas en el título, la señal analógica adopta el método de transmisión analógica. El rango de frecuencia de la señal analógica que debe transmitirse es de 50 Hz a 10 kHz. Si se usa modulación AM, el ancho de banda del canal requerido es 20 kHz.
La señal digital que debe transmitirse es un número decimal de 4 dígitos, más información redundante como el encabezado de sincronización y el código de verificación de la trama de datos, el número de bits que deben transmitirse no debe exceder los 40. El título también estipula que el tiempo desde el comienzo de la transmisión hasta la visualización del terminal no debe exceder los 2 segundos, por lo que la velocidad de transmisión real puede ser tan baja como 20 bps. Según el teorema de Shannon, siempre que la relación señal / ruido del canal no sea extremadamente mala, el ancho de banda del canal requerido para la transmisión de datos es extremadamente estrecho, lo que es casi insignificante en comparación con las señales analógicas.
El ancho de banda del canal especificado por el título es de 25 kHz, la señal analógica ocupa el medio de 20 kHz y el ancho de banda de 2.5 kHz se deja en ambos lados, y el canal digital mencionado anteriormente es más que suficiente. Por lo tanto, puede seleccionar una frecuencia de subportadora entre 10kHz ~ 12.5kHz (por ejemplo, 11.2kHz, que es el promedio geométrico de 10kHz y 12.5kHz) y modular esta subportadora con una señal digital para obtener una señal digital modulada (la modulación más simple método es la modulación OOK).
Finalmente, la señal digital modulada y la señal analógica se superponen, y la señal mixta superpuesta se modula con modulación AM en la portadora, se amplifica y luego se envía a la antena para su transmisión. La estructura general del espectro es la siguiente:
La estructura del circuito de este esquema se muestra en la siguiente figura.
En este esquema, el filtro que distingue las dos señales es la clave.
El requisito del filtro de paso bajo de la señal analógica es: hay una cantidad suficientemente grande de atenuación cerca de la frecuencia de la subportadora de la señal digital, y la atenuación a 12.5 kHz debe ser superior a 40 dB. De acuerdo con estos dos requisitos, es una mejor opción utilizar un filtro elíptico de orden superior y diseñar la primera frecuencia cero del filtro cerca de la frecuencia de la subportadora de la señal digital. Por ejemplo, si se utiliza un filtro de paso bajo elíptico de séptimo orden con una fluctuación en banda de 7 dB, la atenuación a 0.5 kHz (frecuencia de subportadora digital) y superior a 11.2 kHz puede ser superior a 12.5 dB.
El requisito del filtro de paso de banda de la señal digital es: Debe haber suficiente atenuación a 10 kHz y 12.5 kHz. Debido a que el ancho de banda de la señal digital es extremadamente bajo, la conexión en cascada de múltiples filtros de paso de punto es el método más simple. Por ejemplo, si se conectan en cascada tres filtros de paso de punto con una frecuencia central de 11.2 kHz y un valor Q de 25, su ancho de banda total es de unos 20 Hz y la atenuación a 10 kHz y 12.5 kHz es de unos 45 dB.
La parte receptora es una estructura típica de receptor superheterodino, en la que la recepción de la señal analógica es básicamente la misma que la de un receptor de AM normal.
El circuito amplificador intermedio debe tener una función AGC para garantizar que la amplitud de la señal de salida no cambie mucho cuando cambien las condiciones de recepción, a fin de facilitar la demodulación de la señal digital posterior.
La estructura del decodificador de la parte receptora digital varía con el método de modulación. Si se trata de modulación OOK, la amplitud de la señal después del filtro de paso de banda es el 1 y el 0 de la señal de banda base, y se puede enviar al microprocesador para decodificarla siempre que el comparador la modifique. Si se trata de otro método de modulación, puede ser necesario restaurar la subportadora como una señal de sincronización antes de realizar la decodificación de sincronización.
Obviamente, para la situación en la que el ancho de banda de las dos señales de este tema es amplio y el otro es estrecho, siempre que el espectro esté dispuesto de manera razonable, el esquema de transmisión híbrido mencionado anteriormente es efectivo y el circuito es relativamente simple. A partir de los parámetros dados y los requisitos básicos 1, descripción 1 y otras condiciones, se puede suponer que la propuesta parece basarse en este esquema de transmisión mixto.
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