"Concevoir et fabriquer un émetteur-récepteur sans fil qui effectue une transmission mixte de signaux numériques-analogiques sur le même canal. Parmi eux, le signal numérique est composé d'un ensemble de 4 nombres de 0 à 9 ; le signal analogique est un signal vocal avec une gamme de fréquences de 100 Hz à 5 kHz. En utilisant la transmission sans fil, la plage de fréquence porteuse est de 20 à 30 MHz, la bande passante du canal ne dépasse pas 25 kHz et la distance de transmission la plus courte entre l'équipement émetteur-récepteur n'est pas inférieure à 100 cm.
"
Le concours électronique des étudiants de cette année est terminé, ce qui suit est une analyse des questions E.
1. Tâche
Concevoir et fabriquer un émetteur-récepteur sans fil qui effectue une transmission mixte de signaux numériques-analogiques sur le même canal. Parmi eux, le signal numérique est composé d'un ensemble de 4 nombres de 0 à 9 ; le signal analogique est un signal vocal avec une gamme de fréquences de 100 Hz à 5 kHz. En utilisant la transmission sans fil, la plage de fréquence porteuse est de 20 à 30 MHz, la bande passante du canal ne dépasse pas 25 kHz et la distance de transmission la plus courte entre l'équipement émetteur-récepteur n'est pas inférieure à 100 cm.
L'extrémité émettrice de l'émetteur-récepteur achève le traitement combiné du signal numérique et du signal analogique, et module et émet sur le même canal.
L'extrémité réceptrice de l'émetteur-récepteur termine la réception et la démodulation et sépare le signal numérique et le signal analogique. Le signal numérique est affiché avec un tube numérique et le signal analogique est observé avec un oscilloscope.
2. Pré-requis
1. Exigences de base
(1) Réalisez la transmission du signal analogique. Le signal analogique est un signal vocal de 100 Hz à 5 kHz, et la forme d'onde du signal analogique démodulé à l'extrémité de réception doit n'avoir aucune distorsion évidente. Lorsque seuls des signaux analogiques sont transmis, l'affichage numérique à l'extrémité de réception est éteint.
(2) Réalisez la transmission du signal numérique. Tapez d'abord dans un groupe de 4 chiffres de 0 à 9 et stockez et l’affichage à l'extrémité d'envoi, puis appuyez sur le bouton d'envoi pour transmettre en continu et cycliquement le signal numérique. Le signal numérique est démodulé à l'extrémité de réception et affiché à travers 4 tubes numériques. Le temps de réponse requis pour commencer à envoyer à l'affichage numérique du tube ne dépasse pas 2 secondes. Lorsque l'expéditeur appuie sur le bouton d'arrêt, la transmission du signal numérique est terminée et, en même temps, l'affichage des numéros transmis est effacé sur l'expéditeur et de nouveaux numéros sont attendus.
(3) Réaliser la transmission mixte de signaux numériques-analogiques. Entrez un groupe de nombres arbitrairement, mélangez et modulez avec des signaux analogiques pour la transmission. L'extrémité réceptrice doit pouvoir démoduler correctement le signal numérique et le signal analogique, l'affichage numérique est correct et la forme d'onde du signal analogique n'a pas de distorsion évidente.
(4) La bande passante du canal de l'émetteur-récepteur ne dépasse pas 25 kHz et la plage de fréquences porteuses est de 20 à 30 MHz. Il est nécessaire que l'émetteur-récepteur puisse être sélectionné et réglé sur pas moins de 3 fréquences porteuses, et la fréquence porteuse spécifique est déterminée par elle-même.
2. Jouer la partie
(1) Une fois la transmission du signal numérique arrêtée à l'extrémité de transmission, l'affichage numérique à l'extrémité de réception s'éteindra automatiquement après un délai de 5 secondes.
(2) Sur la base de la satisfaction des exigences de base, plus la consommation d'énergie de l'émetteur-récepteur est faible, mieux c'est.
(3) Pour répondre aux exigences de base, la plage de fréquences du signal analogique transmis par l'émetteur-récepteur est étendue à 50 Hz ~ 10 kHz.
(4) Autres.
Trois, description
(1) Les signaux numériques et analogiques doivent être traités par le combiné circuit d'abord, puis modulé et transmis sur le même canal. La méthode de modulation et le degré de modulation sont déterminés par eux-mêmes. Il doit y avoir un port d'observation à l'extrémité de sortie du circuit combiné pour que l'oscilloscope observe les changements de forme d'onde du signal combiné.
(2) Il ne doit y avoir aucune connexion entre l'émetteur et le récepteur de l'émetteur-récepteur.
(3) L'extrémité émettrice de l'émetteur-récepteur et l'antenne sont connectées par des fiches SMA, l'extrémité émettrice est une tête F (femelle) et l'extrémité de l'antenne est une tête M (mâle). La longueur de l'antenne ne dépasse pas 1 mètre.
(4) L'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice de l'émetteur-récepteur sont toutes deux alimentées par une seule alimentation par batterie, et le circuit d'alimentation à l'extrémité émettrice doit avoir un port de test pour l'alimentation Tension et actuel.
(5) La fréquence porteuse de l'émetteur-récepteur doit être sélectionnée autant que possible pour éviter les interférences des ondes radio environnementales.
(6) La bande passante du canal dans ce sujet est convenue comme étant la bande passante à -40 dB du signal modulé, qui est mesurée par un analyseur de spectre. Les détails sont indiqués dans la figure ci-dessous.
Analyse du sujet et conception du projet
Ce sujet est un système d'émetteur-récepteur sans fil relativement complet qui nécessite la transmission simultanée de signaux analogiques et numériques.
Selon la description des exigences de transmission du signal analogique dans le titre, le signal analogique adopte la méthode de transmission analogique. La plage de fréquence du signal analogique qui doit être transmis est de 50 Hz à 10 kHz. Si la modulation AM est utilisée, la largeur de bande de canal requise est de 20 kHz.
Le signal numérique qui doit être transmis est un nombre décimal à 4 chiffres, plus des informations redondantes telles que l'en-tête de synchronisation et le code de contrôle de la trame de données, le nombre de bits qui doivent être transmis ne doit pas dépasser 40. Le titre stipule également que le temps entre le début de la transmission et l'affichage du terminal ne doit pas dépasser 2 secondes, de sorte que le débit binaire de transmission réel peut être aussi bas que 20 bps. Selon le théorème de Shannon, tant que le rapport signal sur bruit du canal n'est pas extrêmement mauvais, la bande passante du canal requise pour la transmission de données est extrêmement étroite, ce qui est presque négligeable par rapport aux signaux analogiques.
La bande passante du canal spécifiée par le titre est de 25 kHz, le signal analogique occupe le milieu de 20 kHz et la bande passante de 2.5 kHz est laissée des deux côtés, et le canal numérique mentionné ci-dessus est plus que suffisant. Par conséquent, vous pouvez sélectionner une fréquence de sous-porteuse entre 10 kHz~12.5 kHz (par exemple, 11.2 kHz, qui est la moyenne géométrique de 10 kHz et 12.5 kHz), et moduler cette sous-porteuse avec un signal numérique pour obtenir un signal modulé numérique (la modulation la plus simple méthode est la modulation OOK).
Enfin, le signal modulé numérique et le signal analogique sont superposés, et le signal mixte superposé est modulé avec une modulation AM sur la porteuse, amplifié puis envoyé à l'antenne pour transmission. La structure globale du spectre est la suivante :
La structure du circuit de ce schéma est illustrée dans la figure ci-dessous.
Dans ce schéma, le filtre qui distingue les deux signaux est la clé.
L'exigence du filtre passe-bas du signal analogique est la suivante : il existe une quantité d'atténuation suffisamment importante près de la fréquence de sous-porteuse du signal numérique et l'atténuation à 12.5 kHz doit être supérieure à 40 dB. Selon ces deux exigences, il est préférable d'utiliser un filtre elliptique d'ordre élevé et de concevoir la première fréquence nulle du filtre proche de la fréquence de sous-porteuse du signal numérique. Par exemple, en utilisant un filtre passe-bas elliptique d'ordre 7 avec une fluctuation dans la bande de 0.5 dB, l'atténuation à 11.2 kHz (fréquence de sous-porteuse numérique) et supérieure à 12.5 kHz peut être supérieure à 45 dB.
L'exigence du filtre passe-bande du signal numérique est la suivante : il doit y avoir une atténuation suffisante à 10 kHz et 12.5 kHz. Étant donné que la bande passante du signal numérique est extrêmement faible, la mise en cascade de plusieurs filtres passe-points est la méthode la plus simple. Par exemple, si trois filtres passe-partout avec une fréquence centrale de 11.2 kHz et une valeur Q de 25 sont mis en cascade, leur bande passante totale est d'environ 20 Hz et l'atténuation à 10 kHz et 12.5 kHz est d'environ 45 dB.
La partie réception est une structure de récepteur superhétérodyne typique, dans laquelle la réception du signal analogique est fondamentalement la même que celle d'un récepteur AM ordinaire.
Le circuit amplificateur intermédiaire doit avoir une fonction AGC pour garantir que l'amplitude du signal de sortie ne change pas beaucoup lorsque les conditions de réception changent, afin de faciliter la démodulation ultérieure du signal numérique.
La structure du décodeur de la partie réception numérique varie avec la méthode de modulation. S'il s'agit d'une modulation OOK, l'amplitude du signal après le filtre passe-bande est le 1 et le 0 du signal en bande de base, et il peut être envoyé au microprocesseur pour décodage tant qu'il est remis en forme par le comparateur. S'il s'agit d'une autre méthode de modulation, il peut être nécessaire de restaurer la sous-porteuse en tant que signal de synchronisation avant d'effectuer le décodage de synchronisation.
Évidemment, pour la situation où la bande passante des deux signaux de ce sujet est large et l'autre est étroite, tant que le spectre est disposé de manière raisonnable, le schéma de transmission hybride mentionné ci-dessus est efficace et le circuit est relativement simple. D'après les paramètres donnés et les exigences de base 1, la description 1 et d'autres conditions, on peut deviner que la proposition semble être basée sur ce schéma de transmission mixte.
Le concours électronique des étudiants de cette année est terminé, ce qui suit est une analyse des questions E.
1. Tâche
Concevoir et fabriquer un émetteur-récepteur sans fil qui effectue une transmission mixte de signaux numériques-analogiques sur le même canal. Parmi eux, le signal numérique est composé d'un ensemble de 4 nombres de 0 à 9 ; le signal analogique est un signal vocal avec une gamme de fréquences de 100 Hz à 5 kHz. En utilisant la transmission sans fil, la plage de fréquence porteuse est de 20 à 30 MHz, la bande passante du canal ne dépasse pas 25 kHz et la distance de transmission la plus courte entre l'équipement émetteur-récepteur n'est pas inférieure à 100 cm.
L'extrémité émettrice de l'émetteur-récepteur achève le traitement combiné du signal numérique et du signal analogique, et module et émet sur le même canal.
L'extrémité réceptrice de l'émetteur-récepteur termine la réception et la démodulation et sépare le signal numérique et le signal analogique. Le signal numérique est affiché avec un tube numérique et le signal analogique est observé avec un oscilloscope.
2. Pré-requis
1. Exigences de base
(1) Réalisez la transmission du signal analogique. Le signal analogique est un signal vocal de 100 Hz à 5 kHz, et la forme d'onde du signal analogique démodulé à l'extrémité de réception doit n'avoir aucune distorsion évidente. Lorsque seuls des signaux analogiques sont transmis, l'affichage numérique à l'extrémité de réception est éteint.
(2) Réalisez la transmission du signal numérique. Tapez d'abord un groupe de 4 chiffres de 0 à 9 et enregistrez-les et affichez-les à l'extrémité émettrice, puis appuyez sur le bouton d'envoi pour transmettre en continu et cycliquement le signal numérique. Le signal numérique est démodulé à la réception et affiché à travers 4 tubes numériques. Le temps de réponse requis pour commencer à envoyer à l'affichage numérique du tube ne dépasse pas 2 secondes. Lorsque l'expéditeur appuie sur le bouton d'arrêt, la transmission du signal numérique est terminée et, en même temps, l'affichage des numéros transmis est effacé sur l'expéditeur et de nouveaux numéros sont attendus.
(3) Réaliser la transmission mixte de signaux numériques-analogiques. Entrez un groupe de nombres arbitrairement, mélangez et modulez avec des signaux analogiques pour la transmission. L'extrémité réceptrice doit pouvoir démoduler correctement le signal numérique et le signal analogique, l'affichage numérique est correct et la forme d'onde du signal analogique n'a pas de distorsion évidente.
(4) La bande passante du canal de l'émetteur-récepteur ne dépasse pas 25 kHz et la plage de fréquences porteuses est de 20 à 30 MHz. Il est nécessaire que l'émetteur-récepteur puisse être sélectionné et réglé sur pas moins de 3 fréquences porteuses, et la fréquence porteuse spécifique est déterminée par elle-même.
2. Jouer la partie
(1) Une fois la transmission du signal numérique arrêtée à l'extrémité de transmission, l'affichage numérique à l'extrémité de réception s'éteindra automatiquement après un délai de 5 secondes.
(2) Sur la base de la satisfaction des exigences de base, plus la consommation d'énergie de l'émetteur-récepteur est faible, mieux c'est.
(3) Pour répondre aux exigences de base, la plage de fréquences du signal analogique transmis par l'émetteur-récepteur est étendue à 50 Hz ~ 10 kHz.
(4) Autres.
Trois, description
(1) Les signaux numériques et analogiques doivent d'abord être traités par le circuit combiné, puis modulés et transmis sur le même canal. La méthode de modulation et le degré de modulation sont déterminés par eux-mêmes. Il doit y avoir un port d'observation à l'extrémité de sortie du circuit combiné pour que l'oscilloscope observe les changements de forme d'onde du signal combiné.
(2) Il ne doit y avoir aucune connexion entre l'émetteur et le récepteur de l'émetteur-récepteur.
(3) L'extrémité émettrice de l'émetteur-récepteur et l'antenne sont connectées par des fiches SMA, l'extrémité émettrice est une tête F (femelle) et l'extrémité de l'antenne est une tête M (mâle). La longueur de l'antenne ne dépasse pas 1 mètre.
(4) L'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice de l'émetteur-récepteur sont toutes deux alimentées par une seule alimentation par batterie, et le circuit d'alimentation à l'extrémité émettrice doit avoir un port de test pour la tension et le courant d'alimentation.
(5) La fréquence porteuse de l'émetteur-récepteur doit être sélectionnée autant que possible pour éviter les interférences des ondes radio environnementales.
(6) La bande passante du canal dans ce sujet est convenue comme étant la bande passante à -40 dB du signal modulé, qui est mesurée par un analyseur de spectre. Les détails sont indiqués dans la figure ci-dessous.
Analyse du sujet et conception du projet
Ce sujet est un système d'émetteur-récepteur sans fil relativement complet qui nécessite la transmission simultanée de signaux analogiques et numériques.
Selon la description des exigences de transmission du signal analogique dans le titre, le signal analogique adopte la méthode de transmission analogique. La plage de fréquence du signal analogique qui doit être transmis est de 50 Hz à 10 kHz. Si la modulation AM est utilisée, la largeur de bande de canal requise est de 20 kHz.
Le signal numérique qui doit être transmis est un nombre décimal à 4 chiffres, plus des informations redondantes telles que l'en-tête de synchronisation et le code de contrôle de la trame de données, le nombre de bits qui doivent être transmis ne doit pas dépasser 40. Le titre stipule également que le temps entre le début de la transmission et l'affichage du terminal ne doit pas dépasser 2 secondes, de sorte que le débit binaire de transmission réel peut être aussi bas que 20 bps. Selon le théorème de Shannon, tant que le rapport signal sur bruit du canal n'est pas extrêmement mauvais, la bande passante du canal requise pour la transmission de données est extrêmement étroite, ce qui est presque négligeable par rapport aux signaux analogiques.
La bande passante du canal spécifiée par le titre est de 25 kHz, le signal analogique occupe le milieu de 20 kHz et la bande passante de 2.5 kHz est laissée des deux côtés, et le canal numérique mentionné ci-dessus est plus que suffisant. Par conséquent, vous pouvez sélectionner une fréquence de sous-porteuse entre 10 kHz~12.5 kHz (par exemple, 11.2 kHz, qui est la moyenne géométrique de 10 kHz et 12.5 kHz), et moduler cette sous-porteuse avec un signal numérique pour obtenir un signal modulé numérique (la modulation la plus simple méthode est la modulation OOK).
Enfin, le signal modulé numérique et le signal analogique sont superposés, et le signal mixte superposé est modulé avec une modulation AM sur la porteuse, amplifié puis envoyé à l'antenne pour transmission. La structure globale du spectre est la suivante :
La structure du circuit de ce schéma est illustrée dans la figure ci-dessous.
Dans ce schéma, le filtre qui distingue les deux signaux est la clé.
L'exigence du filtre passe-bas du signal analogique est la suivante : il existe une quantité d'atténuation suffisamment importante près de la fréquence de sous-porteuse du signal numérique et l'atténuation à 12.5 kHz doit être supérieure à 40 dB. Selon ces deux exigences, il est préférable d'utiliser un filtre elliptique d'ordre élevé et de concevoir la première fréquence nulle du filtre proche de la fréquence de sous-porteuse du signal numérique. Par exemple, en utilisant un filtre passe-bas elliptique d'ordre 7 avec une fluctuation dans la bande de 0.5 dB, l'atténuation à 11.2 kHz (fréquence de sous-porteuse numérique) et supérieure à 12.5 kHz peut être supérieure à 45 dB.
L'exigence du filtre passe-bande du signal numérique est la suivante : Il doit y avoir une atténuation suffisante à 10 kHz et 12.5 kHz. Étant donné que la bande passante du signal numérique est extrêmement faible, la mise en cascade de plusieurs filtres passe-points est la méthode la plus simple. Par exemple, si trois filtres passe-partout avec une fréquence centrale de 11.2 kHz et une valeur Q de 25 sont mis en cascade, leur bande passante totale est d'environ 20 Hz et l'atténuation à 10 kHz et 12.5 kHz est d'environ 45 dB.
La partie réception est une structure de récepteur superhétérodyne typique, dans laquelle la réception du signal analogique est fondamentalement la même que celle d'un récepteur AM ordinaire.
Le circuit amplificateur intermédiaire doit avoir une fonction AGC pour garantir que l'amplitude du signal de sortie ne change pas beaucoup lorsque les conditions de réception changent, afin de faciliter la démodulation ultérieure du signal numérique.
La structure du décodeur de la partie réception numérique varie avec la méthode de modulation. S'il s'agit d'une modulation OOK, l'amplitude du signal après le filtre passe-bande est le 1 et le 0 du signal en bande de base, et il peut être envoyé au microprocesseur pour décodage tant qu'il est remis en forme par le comparateur. S'il s'agit d'une autre méthode de modulation, il peut être nécessaire de restaurer la sous-porteuse en tant que signal de synchronisation avant d'effectuer le décodage de synchronisation.
Évidemment, pour la situation où la bande passante des deux signaux de ce sujet est large et l'autre est étroite, tant que le spectre est disposé de manière raisonnable, le schéma de transmission hybride mentionné ci-dessus est efficace et le circuit est relativement simple. D'après les paramètres donnés et les exigences de base 1, la description 1 et d'autres conditions, on peut deviner que la proposition semble être basée sur ce schéma de transmission mixte.
Le lien: SKIIP39GA12T4V1 CM600DU-5F