"Merancang dan membuat transceiver nirkabel yang melakukan transmisi campuran sinyal digital-analog pada saluran yang sama. Di antara mereka, sinyal digital terdiri dari satu set 4 angka dari 0 hingga 9; sinyal analog adalah sinyal suara dengan rentang frekuensi 100 Hz sampai 5 kHz. Menggunakan transmisi nirkabel, rentang frekuensi pembawa adalah 20 ~ 30MHz, bandwidth saluran tidak lebih dari 25kHz, dan jarak transmisi terpendek antara peralatan transceiver tidak kurang dari 100cm.
"
Kompetisi elektronik mahasiswa tahun ini telah berakhir, berikut analisis soal E.
1. Tugas
Merancang dan membuat transceiver nirkabel yang melakukan transmisi campuran sinyal digital-analog pada saluran yang sama. Di antara mereka, sinyal digital terdiri dari satu set 4 angka dari 0 hingga 9; sinyal analog adalah sinyal suara dengan rentang frekuensi 100 Hz sampai 5 kHz. Menggunakan transmisi nirkabel, rentang frekuensi pembawa adalah 20 ~ 30MHz, bandwidth saluran tidak lebih dari 25kHz, dan jarak transmisi terpendek antara peralatan transceiver tidak kurang dari 100cm.
Ujung transmisi transceiver menyelesaikan pemrosesan gabungan sinyal digital dan sinyal analog, dan memodulasi dan mentransmisikan pada saluran yang sama.
Ujung penerima transceiver menyelesaikan penerimaan dan demodulasi, dan memisahkan sinyal digital dan sinyal analog. Sinyal digital ditampilkan dengan tabung digital, dan sinyal analog diamati dengan osiloskop.
2. Persyaratan
1. Persyaratan dasar
(1) Menyadari transmisi sinyal analog. Sinyal analog adalah sinyal suara dari 100 Hz hingga 5 kHz, dan bentuk gelombang sinyal analog yang didemodulasi pada ujung penerima harus tidak memiliki distorsi yang jelas. Ketika hanya sinyal analog yang ditransmisikan, tampilan digital di ujung penerima mati.
(2) Menyadari transmisi sinyal digital. Ketik pertama dalam grup yang terdiri dari 4 angka dari 0 hingga 9 dan simpan dan pameran mereka di ujung pengiriman, dan kemudian tekan tombol kirim untuk terus menerus dan siklis mengirimkan sinyal digital. Sinyal digital didemodulasi di ujung penerima dan ditampilkan melalui 4 tabung digital. Waktu respons yang diperlukan untuk mulai mengirim ke tampilan tabung digital tidak lebih dari 2 detik. Ketika pengirim menekan tombol stop, transmisi sinyal digital berakhir, dan pada saat yang sama, tampilan nomor yang dikirimkan dihapus pada pengirim, dan nomor baru menunggu input.
(3) Menyadari transmisi campuran sinyal digital-analog. Masukkan sekelompok angka secara sewenang-wenang, campur dan modulasi dengan sinyal analog untuk transmisi. Ujung penerima harus dapat mendemodulasi sinyal digital dan sinyal analog dengan benar, tampilan digital benar, dan bentuk gelombang sinyal analog tidak memiliki distorsi yang jelas.
(4) Bandwidth saluran transceiver tidak lebih dari 25kHz, dan rentang frekuensi pembawa adalah 20 ~ 30MHz. Diperlukan bahwa transceiver dapat dipilih dan diatur dalam tidak kurang dari 3 frekuensi pembawa, dan frekuensi pembawa spesifik ditentukan dengan sendirinya.
2. Mainkan bagian
(1) Setelah transmisi sinyal digital dihentikan di ujung transmisi, tampilan digital di ujung penerima akan mati secara otomatis setelah penundaan 5 detik.
(2) Pada premis untuk memenuhi persyaratan dasar, semakin rendah konsumsi daya transceiver, semakin baik.
(3) Pada premis memenuhi persyaratan dasar, rentang frekuensi sinyal analog yang ditransmisikan oleh transceiver diperpanjang hingga 50Hz ~ 10kHz.
(4) Lainnya.
Tiga, deskripsi
(1) Sinyal digital dan analog harus diproses oleh gabungan sirkit pertama, dan kemudian dimodulasi dan ditransmisikan pada saluran yang sama. Metode modulasi dan derajat modulasi ditentukan sendiri. Harus ada port observasi di ujung keluaran dari rangkaian gabungan untuk osiloskop untuk mengamati perubahan bentuk gelombang dari sinyal gabungan.
(2) Tidak boleh ada hubungan apa pun antara pemancar dan penerima transceiver.
(3) Ujung pemancar transceiver dan antena dihubungkan oleh colokan SMA, ujung pemancar adalah kepala F (perempuan), dan ujung antena adalah kepala M (laki-laki). Panjang antena tidak melebihi 1 meter.
(4) Baik ujung transmisi dan ujung penerima transceiver ditenagai oleh catu daya baterai tunggal, dan sirkuit catu daya di ujung transmisi harus memiliki port uji untuk pasokan tegangan dan saat ini.
(5) Frekuensi pembawa transceiver harus dipilih sejauh mungkin untuk menghindari gangguan gelombang radio lingkungan.
(6) Bandwidth saluran dalam topik ini disepakati sebagai bandwidth -40dB dari sinyal termodulasi, yang diukur dengan penganalisis spektrum. Detailnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Analisis topik dan desain proyek
Topik ini adalah sistem transceiver nirkabel yang relatif lengkap yang memerlukan transmisi sinyal analog dan digital secara simultan.
Menurut deskripsi persyaratan transmisi sinyal analog dalam judul, sinyal analog mengadopsi metode transmisi analog. Rentang frekuensi sinyal analog yang perlu ditransmisikan adalah 50 Hz sampai 10 kHz. Jika modulasi AM digunakan, bandwidth saluran yang dibutuhkan adalah 20 kHz.
Sinyal digital yang perlu ditransmisikan adalah angka desimal 4 digit, ditambah informasi yang berlebihan seperti header sinkronisasi dan kode periksa bingkai data, jumlah bit yang perlu ditransmisikan tidak boleh melebihi 40. Judulnya juga menetapkan bahwa waktu dari awal transmisi ke tampilan terminal tidak boleh lebih dari 2 detik, sehingga bit rate transmisi yang sebenarnya bisa serendah 20bps. Menurut teorema Shannon, selama rasio signal-to-noise saluran tidak terlalu buruk, bandwidth saluran yang dibutuhkan untuk transmisi data sangat sempit, yang hampir dapat diabaikan dibandingkan dengan sinyal analog.
Bandwidth saluran yang ditentukan oleh judul adalah 25kHz, sinyal analog menempati 20kHz tengah, dan bandwidth 2.5kHz dibiarkan di kedua sisi, dan saluran digital yang disebutkan di atas lebih dari cukup. Oleh karena itu, Anda dapat memilih frekuensi subcarrier antara 10kHz~12.5kHz (misalnya, 11.2kHz, yang merupakan rata-rata geometrik dari 10kHz dan 12.5kHz), dan memodulasi subcarrier ini dengan sinyal digital untuk mendapatkan sinyal termodulasi digital (modulasi paling sederhana metode modulasi OOK).
Akhirnya, sinyal termodulasi digital dan sinyal analog ditumpangkan, dan sinyal campuran yang ditumpangkan dimodulasi dengan modulasi AM pada pembawa, diperkuat dan kemudian dikirim ke antena untuk transmisi. Struktur spektrum keseluruhan adalah sebagai berikut:
Struktur sirkuit skema ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Dalam skema ini, filter yang membedakan kedua sinyal adalah kuncinya.
Persyaratan low-pass filter dari sinyal analog adalah: ada cukup banyak redaman di dekat frekuensi sub-carrier dari sinyal digital, dan redaman pada 12.5kHz harus lebih besar dari 40dB. Menurut dua persyaratan ini, merupakan pilihan yang lebih baik untuk menggunakan filter elips orde tinggi dan merancang frekuensi nol pertama dari filter di dekat frekuensi subcarrier dari sinyal digital. Misalnya, menggunakan filter low-pass elips orde ke-7 dengan fluktuasi dalam pita 0.5dB, redaman pada 11.2kHz (frekuensi subcarrier digital) dan lebih besar dari 12.5kHz bisa lebih besar dari 45dB.
Persyaratan band-pass filter dari sinyal digital adalah: harus ada cukup redaman pada 10kHz dan 12.5kHz. Karena bandwidth dari sinyal digital sangat rendah, cascading multiple point-pass filter adalah metode yang paling sederhana. Misalnya, jika tiga filter point-pass dengan frekuensi tengah 11.2kHz dan nilai Q 25 mengalir, bandwidth totalnya sekitar 20Hz, dan redaman pada 10kHz dan 12.5kHz sekitar 45dB.
Bagian penerima adalah struktur penerima superheterodyne tipikal, di mana penerimaan sinyal analog pada dasarnya sama dengan penerima AM biasa.
Rangkaian penguat antara harus memiliki fungsi AGC untuk memastikan bahwa amplitudo sinyal keluaran tidak banyak berubah ketika kondisi penerimaan berubah, sehingga memudahkan demodulasi sinyal digital berikutnya.
Struktur dekoder dari bagian penerima digital bervariasi dengan metode modulasi. Jika modulasi OOK, amplitudo sinyal setelah band-pass filter adalah 1 dan 0 dari sinyal baseband, dan dapat dikirim ke mikroprosesor untuk decoding selama dibentuk kembali oleh komparator. Jika metode modulasi lain, mungkin perlu untuk mengembalikan subcarrier sebagai sinyal sinkronisasi sebelum melakukan sinkronisasi decoding.
Jelas, untuk situasi di mana bandwidth dari dua sinyal topik ini lebar dan yang lainnya sempit, selama spektrum diatur secara wajar, skema transmisi hybrid yang disebutkan di atas efektif dan rangkaiannya relatif sederhana. Dari parameter yang diberikan dan persyaratan dasar 1, deskripsi 1, dan kondisi lainnya, dapat diduga bahwa proposisi tampaknya didasarkan pada skema transmisi campuran ini.
Kompetisi elektronik mahasiswa tahun ini telah berakhir, berikut analisis soal E.
1. Tugas
Merancang dan membuat transceiver nirkabel yang melakukan transmisi campuran sinyal digital-analog pada saluran yang sama. Di antara mereka, sinyal digital terdiri dari satu set 4 angka dari 0 hingga 9; sinyal analog adalah sinyal suara dengan rentang frekuensi 100 Hz sampai 5 kHz. Menggunakan transmisi nirkabel, rentang frekuensi pembawa adalah 20 ~ 30MHz, bandwidth saluran tidak lebih dari 25kHz, dan jarak transmisi terpendek antara peralatan transceiver tidak kurang dari 100cm.
Ujung transmisi transceiver menyelesaikan pemrosesan gabungan sinyal digital dan sinyal analog, dan memodulasi dan mentransmisikan pada saluran yang sama.
Ujung penerima transceiver menyelesaikan penerimaan dan demodulasi, dan memisahkan sinyal digital dan sinyal analog. Sinyal digital ditampilkan dengan tabung digital, dan sinyal analog diamati dengan osiloskop.
2. Persyaratan
1. Persyaratan dasar
(1) Menyadari transmisi sinyal analog. Sinyal analog adalah sinyal suara dari 100 Hz hingga 5 kHz, dan bentuk gelombang sinyal analog yang didemodulasi pada ujung penerima harus tidak memiliki distorsi yang jelas. Ketika hanya sinyal analog yang ditransmisikan, tampilan digital di ujung penerima mati.
(2) Menyadari transmisi sinyal digital. Pertama, ketik sekelompok 4 angka dari 0 hingga 9 dan simpan dan tampilkan di ujung pengiriman, lalu tekan tombol kirim untuk mengirimkan sinyal digital secara terus menerus dan siklis. Sinyal digital didemodulasi di ujung penerima dan ditampilkan melalui 4 tabung digital. Waktu respons yang diperlukan untuk mulai mengirim ke tampilan tabung digital tidak lebih dari 2 detik. Ketika pengirim menekan tombol stop, transmisi sinyal digital berakhir, dan pada saat yang sama, tampilan nomor yang dikirimkan dihapus pada pengirim, dan nomor baru menunggu input.
(3) Menyadari transmisi campuran sinyal digital-analog. Masukkan sekelompok angka secara sewenang-wenang, campur dan modulasi dengan sinyal analog untuk transmisi. Ujung penerima harus dapat mendemodulasi sinyal digital dan sinyal analog dengan benar, tampilan digital benar, dan bentuk gelombang sinyal analog tidak memiliki distorsi yang jelas.
(4) Bandwidth saluran transceiver tidak lebih dari 25kHz, dan rentang frekuensi pembawa adalah 20 ~ 30MHz. Diperlukan bahwa transceiver dapat dipilih dan diatur dalam tidak kurang dari 3 frekuensi pembawa, dan frekuensi pembawa spesifik ditentukan dengan sendirinya.
2. Mainkan bagian
(1) Setelah transmisi sinyal digital dihentikan di ujung transmisi, tampilan digital di ujung penerima akan mati secara otomatis setelah penundaan 5 detik.
(2) Pada premis untuk memenuhi persyaratan dasar, semakin rendah konsumsi daya transceiver, semakin baik.
(3) Pada premis memenuhi persyaratan dasar, rentang frekuensi sinyal analog yang ditransmisikan oleh transceiver diperpanjang hingga 50Hz ~ 10kHz.
(4) Lainnya.
Tiga, deskripsi
(1) Sinyal digital dan analog harus diproses oleh rangkaian gabungan terlebih dahulu, kemudian dimodulasi dan ditransmisikan pada saluran yang sama. Metode modulasi dan derajat modulasi ditentukan sendiri. Harus ada port observasi di ujung keluaran dari rangkaian gabungan untuk osiloskop untuk mengamati perubahan bentuk gelombang dari sinyal gabungan.
(2) Tidak boleh ada hubungan apa pun antara pemancar dan penerima transceiver.
(3) Ujung pemancar transceiver dan antena dihubungkan oleh colokan SMA, ujung pemancar adalah kepala F (perempuan), dan ujung antena adalah kepala M (laki-laki). Panjang antena tidak melebihi 1 meter.
(4) Baik ujung transmisi dan ujung penerima transceiver ditenagai oleh catu daya baterai tunggal, dan rangkaian catu daya di ujung transmisi harus memiliki port uji untuk tegangan dan arus suplai.
(5) Frekuensi pembawa transceiver harus dipilih sejauh mungkin untuk menghindari gangguan gelombang radio lingkungan.
(6) Bandwidth saluran dalam topik ini disepakati sebagai bandwidth -40dB dari sinyal termodulasi, yang diukur dengan penganalisis spektrum. Detailnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Analisis topik dan desain proyek
Topik ini adalah sistem transceiver nirkabel yang relatif lengkap yang memerlukan transmisi sinyal analog dan digital secara simultan.
Menurut deskripsi persyaratan transmisi sinyal analog dalam judul, sinyal analog mengadopsi metode transmisi analog. Rentang frekuensi sinyal analog yang perlu ditransmisikan adalah 50 Hz sampai 10 kHz. Jika modulasi AM digunakan, bandwidth saluran yang dibutuhkan adalah 20 kHz.
Sinyal digital yang perlu ditransmisikan adalah angka desimal 4 digit, ditambah informasi yang berlebihan seperti header sinkronisasi dan kode periksa bingkai data, jumlah bit yang perlu ditransmisikan tidak boleh melebihi 40. Judulnya juga menetapkan bahwa waktu dari awal transmisi ke tampilan terminal tidak boleh lebih dari 2 detik, sehingga bit rate transmisi yang sebenarnya bisa serendah 20bps. Menurut teorema Shannon, selama rasio signal-to-noise saluran tidak terlalu buruk, bandwidth saluran yang dibutuhkan untuk transmisi data sangat sempit, yang hampir dapat diabaikan dibandingkan dengan sinyal analog.
Bandwidth saluran yang ditentukan oleh judul adalah 25kHz, sinyal analog menempati 20kHz tengah, dan bandwidth 2.5kHz dibiarkan di kedua sisi, dan saluran digital yang disebutkan di atas lebih dari cukup. Oleh karena itu, Anda dapat memilih frekuensi subcarrier antara 10kHz~12.5kHz (misalnya, 11.2kHz, yang merupakan rata-rata geometrik dari 10kHz dan 12.5kHz), dan memodulasi subcarrier ini dengan sinyal digital untuk mendapatkan sinyal termodulasi digital (modulasi paling sederhana metode modulasi OOK).
Akhirnya, sinyal termodulasi digital dan sinyal analog ditumpangkan, dan sinyal campuran yang ditumpangkan dimodulasi dengan modulasi AM pada pembawa, diperkuat dan kemudian dikirim ke antena untuk transmisi. Struktur spektrum keseluruhan adalah sebagai berikut:
Struktur sirkuit skema ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Dalam skema ini, filter yang membedakan kedua sinyal adalah kuncinya.
Persyaratan low-pass filter dari sinyal analog adalah: ada cukup banyak redaman di dekat frekuensi sub-carrier dari sinyal digital, dan redaman pada 12.5kHz harus lebih besar dari 40dB. Menurut dua persyaratan ini, merupakan pilihan yang lebih baik untuk menggunakan filter elips orde tinggi dan merancang frekuensi nol pertama dari filter di dekat frekuensi subcarrier dari sinyal digital. Misalnya, menggunakan filter low-pass elips orde ke-7 dengan fluktuasi dalam pita 0.5dB, redaman pada 11.2kHz (frekuensi subcarrier digital) dan lebih besar dari 12.5kHz bisa lebih besar dari 45dB.
Persyaratan band pass filter dari sinyal digital adalah: Harus ada cukup redaman pada 10kHz dan 12.5kHz. Karena bandwidth dari sinyal digital sangat rendah, cascading multiple point-pass filter adalah metode yang paling sederhana. Misalnya, jika tiga filter point-pass dengan frekuensi tengah 11.2kHz dan nilai Q 25 mengalir, bandwidth totalnya sekitar 20Hz, dan redaman pada 10kHz dan 12.5kHz sekitar 45dB.
Bagian penerima adalah struktur penerima superheterodyne tipikal, di mana penerimaan sinyal analog pada dasarnya sama dengan penerima AM biasa.
Rangkaian penguat antara harus memiliki fungsi AGC untuk memastikan bahwa amplitudo sinyal keluaran tidak banyak berubah ketika kondisi penerimaan berubah, sehingga memudahkan demodulasi sinyal digital berikutnya.
Struktur dekoder dari bagian penerima digital bervariasi dengan metode modulasi. Jika modulasi OOK, amplitudo sinyal setelah band-pass filter adalah 1 dan 0 dari sinyal baseband, dan dapat dikirim ke mikroprosesor untuk decoding selama dibentuk kembali oleh komparator. Jika metode modulasi lain, mungkin perlu untuk mengembalikan subcarrier sebagai sinyal sinkronisasi sebelum melakukan sinkronisasi decoding.
Jelas, untuk situasi di mana bandwidth dari dua sinyal topik ini lebar dan yang lainnya sempit, selama spektrum diatur secara wajar, skema transmisi hybrid yang disebutkan di atas efektif dan rangkaiannya relatif sederhana. Dari parameter yang diberikan dan persyaratan dasar 1, deskripsi 1, dan kondisi lainnya, dapat diduga bahwa proposisi tampaknya didasarkan pada skema transmisi campuran ini.
Tautan: SKIIP39GA12T4V1 CM600DU-5F