"동일한 채널에서 디지털-아날로그 신호의 혼합 전송을 수행하는 무선 트랜시버를 설계 및 제조합니다. 그 중 디지털 신호는 4에서 0까지 9개의 숫자 세트로 구성됩니다. 아날로그 신호는 주파수 범위가 100Hz ~ 5kHz인 음성 신호입니다. 무선 전송을 사용하는 경우 반송 주파수 범위는 20~30MHz, 채널 대역폭은 25kHz 이하, 송수신기 장비 사이의 최단 전송 거리는 100cm 이상입니다.
"
올해 대학생 전자공모전이 종료되었습니다. E 문제 분석은 다음과 같습니다.
1. 과제
동일한 채널에서 디지털-아날로그 신호의 혼합 전송을 수행하는 무선 트랜시버를 설계 및 제조합니다. 그 중 디지털 신호는 4에서 0까지 9개의 숫자 세트로 구성됩니다. 아날로그 신호는 주파수 범위가 100Hz ~ 5kHz인 음성 신호입니다. 무선 전송을 사용하는 경우 반송 주파수 범위는 20~30MHz, 채널 대역폭은 25kHz 이하, 송수신기 장비 사이의 최단 전송 거리는 100cm 이상입니다.
송수신기의 송신단은 디지털 신호와 아날로그 신호의 결합 처리를 완료하고 동일한 채널에서 변조 및 전송합니다.
송수신기의 수신단은 수신 및 복조를 완료하고 디지털 신호와 아날로그 신호를 분리합니다. 디지털 신호는 디지털 튜브로 표시되고 아날로그 신호는 오실로스코프로 관찰됩니다.
2. 요구 사항
1. 기본 요구 사항
(1) 아날로그 신호 전송을 실현합니다. 아날로그 신호는 100Hz~5kHz의 음성 신호로 수신단의 복조된 아날로그 신호 파형은 뚜렷한 왜곡이 없어야 한다. 아날로그 신호만 전송 중인 경우 수신 측의 디지털 디스플레이가 꺼집니다.
(2) 디지털 신호 전송을 실현합니다. 먼저 4에서 0까지 9개의 숫자 그룹에 입력하고 저장하고 디스플레이 전송 측에서 전송한 다음 전송 버튼을 눌러 디지털 신호를 지속적으로 주기적으로 전송합니다. 디지털 신호는 수신단에서 복조되어 4개의 디지털 튜브를 통해 표시됩니다. 디지털 튜브 디스플레이로 전송을 시작하는 데 필요한 응답 시간은 2초를 넘지 않습니다. 발신자가 정지 버튼을 누르면 디지털 신호 전송이 종료됨과 동시에 발신자에서 전송된 번호의 표시가 지워지고 새 번호가 입력되기를 기다립니다.
(3) 디지털-아날로그 신호의 혼합 전송을 실현합니다. 임의의 숫자 그룹을 입력하고 전송을 위해 아날로그 신호와 혼합 및 변조합니다. 수신단은 디지털 신호와 아날로그 신호를 올바르게 복조할 수 있어야 하고 디지털 디스플레이가 정확하며 아날로그 신호 파형에 명백한 왜곡이 없습니다.
(4) 송수신기의 채널 대역폭은 25kHz 이하이고 반송 주파수 범위는 20~30MHz입니다. 송수신기는 3개 이상의 반송파 주파수에서 선택 및 설정될 수 있어야 하며 특정 반송파 주파수는 자체적으로 결정됩니다.
2. 플레이 파트
(1) 송신단에서 디지털 신호 전송이 중지된 후 수신단의 디지털 표시는 5초 지연 후 자동으로 꺼집니다.
(2) 기본 요구 사항을 충족한다는 전제 하에 송수신기의 소비 전력은 낮을수록 좋습니다.
(3) 기본 요구 사항을 충족한다는 전제 하에 송수신기가 전송하는 아날로그 신호의 주파수 범위는 50Hz~10kHz로 확장됩니다.
(4) 기타.
셋, 설명
(1) 디지털 및 아날로그 신호는 결합된 방식으로 처리되어야 합니다. 회로 먼저 동일한 채널에서 변조되어 전송됩니다. 변조 방식과 변조 정도는 자체적으로 결정됩니다. 오실로스코프가 결합된 신호의 파형 변화를 관찰할 수 있도록 결합된 회로의 출력 끝에 관찰 포트가 있어야 합니다.
(2) 송수신기의 송신기와 수신기 사이에 연결이 없어야 합니다.
(3) 송수신기의 송신단과 안테나는 SMA 플러그로 연결되고 송신단은 F(암) 헤드, 안테나 끝은 M(수) 헤드입니다. 안테나의 길이는 1미터를 초과하지 않습니다.
(4) 송수신기의 송신단과 수신단 모두 단일 배터리 전원 공급 장치에 의해 전원이 공급되며 송신단의 전원 공급 회로에는 공급을 위한 테스트 포트가 있어야 합니다. 전압 그리고 현재.
(5) 송수신기의 캐리어 주파수는 환경 전파 간섭을 피하기 위해 가능한 한 선택되어야 합니다.
(6) 이 항목에서 채널 대역폭은 스펙트럼 분석기에 의해 측정되는 변조된 신호의 -40dB 대역폭으로 합의됩니다. 자세한 내용은 아래 그림에 나와 있습니다.
주제 분석 및 프로젝트 설계
이 주제는 아날로그 및 디지털 신호의 동시 전송이 필요한 비교적 완전한 무선 트랜시버 시스템입니다.
제목의 아날로그 신호 전송 요구 사항 설명에 따르면 아날로그 신호는 아날로그 전송 방식을 채택합니다. 전송해야 하는 아날로그 신호의 주파수 범위는 50Hz ~ 10kHz입니다. AM 변조를 사용하는 경우 필요한 채널 대역폭은 20kHz입니다.
전송해야 하는 디지털 신호는 4자리 십진수이며 데이터 프레임의 동기화 헤더 및 체크 코드와 같은 중복 정보, 전송해야 하는 비트 수는 40을 초과하지 않아야 합니다. 제목도 규정합니다. 전송 시작부터 터미널 디스플레이까지의 시간은 2초를 초과하지 않아야 하므로 실제 전송 비트율은 20bps만큼 낮을 수 있습니다. Shannon의 정리에 따르면 채널의 신호 대 잡음비가 극히 나쁘지 않은 한 데이터 전송에 필요한 채널 대역폭은 아날로그 신호에 비해 거의 무시할 수 있을 정도로 매우 좁습니다.
제목에 명시된 채널 대역폭은 25kHz, 아날로그 신호는 중간 20kHz, 대역폭 2.5kHz는 양쪽에 남고, 앞서 언급한 디지털 채널이면 충분하다. 따라서 10kHz~12.5kHz(예: 11.2kHz와 10kHz의 기하학적 평균인 12.5kHz) 사이에서 부반송파 주파수를 선택하고 이 부반송파를 디지털 신호로 변조하여 디지털 변조 신호(가장 간단한 변조 방법은 OOK 변조입니다).
마지막으로 디지털 변조 신호와 아날로그 신호가 중첩되고 중첩된 혼합 신호는 반송파에서 AM 변조로 변조되고 증폭된 다음 전송을 위해 안테나로 전송됩니다. 전체 스펙트럼 구조는 다음과 같습니다.
이 방식의 회로 구조는 아래 그림과 같습니다.
이 방식에서 두 신호를 구별하는 필터가 핵심입니다.
아날로그 신호의 저역 통과 필터의 요구 사항은 디지털 신호의 부반송파 주파수 근처에 충분히 많은 양의 감쇠가 있고 12.5kHz에서 감쇠가 40dB보다 커야 한다는 것입니다. 이 두 가지 요구 사항에 따라 고차 타원 필터를 사용하고 디지털 신호의 부반송파 주파수 근처에서 필터의 첫 번째 7 주파수를 설계하는 것이 더 나은 선택입니다. 예를 들어 대역 내 변동이 0.5dB인 11.2차 타원형 저역 통과 필터를 사용하면 12.5kHz(디지털 부반송파 주파수) 및 45kHz보다 큰 감쇠는 XNUMXdB보다 클 수 있습니다.
디지털 신호의 대역 통과 필터의 요구 사항은 다음과 같습니다. 10kHz 및 12.5kHz에서 감쇠가 충분해야 합니다. 디지털 신호의 대역폭이 매우 낮기 때문에 다중 점 통과 필터를 계단식으로 연결하는 것이 가장 간단한 방법입니다. 예를 들어 중심 주파수가 11.2kHz이고 Q 값이 25인 20개의 점 통과 필터를 계단식으로 연결하면 총 대역폭은 약 10Hz이고 12.5kHz 및 45kHz에서 감쇠는 약 XNUMXdB입니다.
수신부는 전형적인 슈퍼헤테로다인 수신기 구조로 아날로그 신호 수신은 기본적으로 일반 AM 수신기와 동일하다.
중간 증폭기 회로는 수신 조건이 변할 때 출력 신호의 진폭이 많이 변하지 않도록 하여 후속 디지털 신호 복조를 용이하게 하는 AGC 기능을 가져야 합니다.
디지털 수신부의 디코더 구조는 변조 방식에 따라 다릅니다. OOK 변조인 경우 대역 통과 필터 이후의 신호 진폭은 기저대역 신호의 1과 0이며, 비교기에 의해 재구성되는 한 디코딩을 위해 마이크로 프로세서로 보낼 수 있습니다. 다른 변조 방식이라면 동기 복호화를 수행하기 전에 부반송파를 동기 신호로 복원해야 할 수 있다.
분명히, 이 주제의 두 신호의 대역폭은 넓고 다른 하나는 좁은 상황에서 스펙트럼이 합리적으로 배열되는 한 위에서 언급한 하이브리드 전송 방식이 효과적이며 회로가 비교적 간단합니다. 주어진 매개변수와 기본 요구 사항 1, 설명 1 및 기타 조건에서 제안이 이 혼합 전송 방식을 기반으로 하는 것으로 추측할 수 있습니다.
올해 대학생 전자공모전이 종료되었습니다. E 문제 분석은 다음과 같습니다.
1. 과제
동일한 채널에서 디지털-아날로그 신호의 혼합 전송을 수행하는 무선 트랜시버를 설계 및 제조합니다. 그 중 디지털 신호는 4에서 0까지 9개의 숫자 세트로 구성됩니다. 아날로그 신호는 주파수 범위가 100Hz ~ 5kHz인 음성 신호입니다. 무선 전송을 사용하는 경우 반송 주파수 범위는 20~30MHz, 채널 대역폭은 25kHz 이하, 송수신기 장비 사이의 최단 전송 거리는 100cm 이상입니다.
송수신기의 송신단은 디지털 신호와 아날로그 신호의 결합 처리를 완료하고 동일한 채널에서 변조 및 전송합니다.
송수신기의 수신단은 수신 및 복조를 완료하고 디지털 신호와 아날로그 신호를 분리합니다. 디지털 신호는 디지털 튜브로 표시되고 아날로그 신호는 오실로스코프로 관찰됩니다.
2. 요구 사항
1. 기본 요구 사항
(1) 아날로그 신호 전송을 실현합니다. 아날로그 신호는 100Hz~5kHz의 음성 신호로 수신단의 복조된 아날로그 신호 파형은 뚜렷한 왜곡이 없어야 한다. 아날로그 신호만 전송 중인 경우 수신 측의 디지털 디스플레이가 꺼집니다.
(2) 디지털 신호 전송을 실현합니다. 먼저 4에서 0까지 9개의 숫자 그룹을 입력하고 저장하고 보내는 쪽에서 표시한 다음 보내기 버튼을 눌러 디지털 신호를 지속적으로 주기적으로 전송합니다. 디지털 신호는 수신단에서 복조되어 4개의 디지털 튜브를 통해 표시됩니다. 디지털 튜브 디스플레이로 전송을 시작하는 데 필요한 응답 시간은 2초를 넘지 않습니다. 발신자가 정지 버튼을 누르면 디지털 신호 전송이 종료됨과 동시에 발신자에서 전송된 번호의 표시가 지워지고 새 번호가 입력되기를 기다립니다.
(3) 디지털-아날로그 신호의 혼합 전송을 실현합니다. 임의의 숫자 그룹을 입력하고 전송을 위해 아날로그 신호와 혼합 및 변조합니다. 수신단은 디지털 신호와 아날로그 신호를 올바르게 복조할 수 있어야 하고 디지털 디스플레이가 정확하며 아날로그 신호 파형에 명백한 왜곡이 없습니다.
(4) 송수신기의 채널 대역폭은 25kHz 이하이고 반송 주파수 범위는 20~30MHz입니다. 송수신기는 3개 이상의 반송파 주파수에서 선택 및 설정될 수 있어야 하며 특정 반송파 주파수는 자체적으로 결정됩니다.
2. 플레이 파트
(1) 송신단에서 디지털 신호 전송이 중지된 후 수신단의 디지털 표시는 5초 지연 후 자동으로 꺼집니다.
(2) 기본 요구 사항을 충족한다는 전제 하에 송수신기의 소비 전력은 낮을수록 좋습니다.
(3) 기본 요구 사항을 충족한다는 전제 하에 송수신기가 전송하는 아날로그 신호의 주파수 범위는 50Hz~10kHz로 확장됩니다.
(4) 기타.
셋, 설명
(1) 디지털 및 아날로그 신호는 먼저 결합 회로에 의해 처리된 다음 동일한 채널에서 변조 및 전송되어야 합니다. 변조 방식과 변조 정도는 자체적으로 결정됩니다. 오실로스코프가 결합된 신호의 파형 변화를 관찰할 수 있도록 결합된 회로의 출력 끝에 관찰 포트가 있어야 합니다.
(2) 송수신기의 송신기와 수신기 사이에 연결이 없어야 합니다.
(3) 송수신기의 송신단과 안테나는 SMA 플러그로 연결되고 송신단은 F(암) 헤드, 안테나 끝은 M(수) 헤드입니다. 안테나의 길이는 1미터를 초과하지 않습니다.
(4) 송수신기의 송신단과 수신단 모두 단일 배터리 전원 공급 장치에 의해 전원이 공급되며 송신단 전원 공급 회로에는 공급 전압 및 전류에 대한 테스트 포트가 있어야 합니다.
(5) 송수신기의 캐리어 주파수는 환경 전파 간섭을 피하기 위해 가능한 한 선택되어야 합니다.
(6) 이 항목에서 채널 대역폭은 스펙트럼 분석기에 의해 측정되는 변조된 신호의 -40dB 대역폭으로 합의됩니다. 자세한 내용은 아래 그림에 나와 있습니다.
주제 분석 및 프로젝트 설계
이 주제는 아날로그 및 디지털 신호의 동시 전송이 필요한 비교적 완전한 무선 트랜시버 시스템입니다.
제목의 아날로그 신호 전송 요구 사항 설명에 따르면 아날로그 신호는 아날로그 전송 방식을 채택합니다. 전송해야 하는 아날로그 신호의 주파수 범위는 50Hz ~ 10kHz입니다. AM 변조를 사용하는 경우 필요한 채널 대역폭은 20kHz입니다.
전송해야 하는 디지털 신호는 4자리 십진수이며 데이터 프레임의 동기화 헤더 및 체크 코드와 같은 중복 정보, 전송해야 하는 비트 수는 40을 초과하지 않아야 합니다. 제목도 규정합니다. 전송 시작부터 터미널 디스플레이까지의 시간은 2초를 초과하지 않아야 하므로 실제 전송 비트율은 20bps만큼 낮을 수 있습니다. Shannon의 정리에 따르면 채널의 신호 대 잡음비가 극히 나쁘지 않은 한 데이터 전송에 필요한 채널 대역폭은 아날로그 신호에 비해 거의 무시할 수 있을 정도로 매우 좁습니다.
제목에 명시된 채널 대역폭은 25kHz, 아날로그 신호는 중간 20kHz, 대역폭 2.5kHz는 양쪽에 남고, 앞서 언급한 디지털 채널이면 충분하다. 따라서 10kHz~12.5kHz(예: 11.2kHz와 10kHz의 기하학적 평균인 12.5kHz) 사이에서 부반송파 주파수를 선택하고 이 부반송파를 디지털 신호로 변조하여 디지털 변조 신호(가장 간단한 변조 방법은 OOK 변조입니다).
마지막으로 디지털 변조 신호와 아날로그 신호가 중첩되고 중첩된 혼합 신호는 반송파에서 AM 변조로 변조되고 증폭된 다음 전송을 위해 안테나로 전송됩니다. 전체 스펙트럼 구조는 다음과 같습니다.
이 방식의 회로 구조는 아래 그림과 같습니다.
이 방식에서 두 신호를 구별하는 필터가 핵심입니다.
아날로그 신호의 저역 통과 필터의 요구 사항은 디지털 신호의 부반송파 주파수 근처에 충분히 많은 양의 감쇠가 있고 12.5kHz에서 감쇠가 40dB보다 커야 한다는 것입니다. 이 두 가지 요구 사항에 따라 고차 타원 필터를 사용하고 디지털 신호의 부반송파 주파수 근처에서 필터의 첫 번째 7 주파수를 설계하는 것이 더 나은 선택입니다. 예를 들어 대역 내 변동이 0.5dB인 11.2차 타원형 저역 통과 필터를 사용하면 12.5kHz(디지털 부반송파 주파수) 및 45kHz보다 큰 감쇠는 XNUMXdB보다 클 수 있습니다.
디지털 신호의 대역 통과 필터 요구 사항은 다음과 같습니다. 10kHz 및 12.5kHz에서 감쇠가 충분해야 합니다. 디지털 신호의 대역폭이 매우 낮기 때문에 다중 점 통과 필터를 계단식으로 연결하는 것이 가장 간단한 방법입니다. 예를 들어 중심 주파수가 11.2kHz이고 Q 값이 25인 20개의 점 통과 필터를 계단식으로 연결하면 총 대역폭은 약 10Hz이고 12.5kHz 및 45kHz에서 감쇠는 약 XNUMXdB입니다.
수신부는 전형적인 슈퍼헤테로다인 수신기 구조로 아날로그 신호 수신은 기본적으로 일반 AM 수신기와 동일하다.
중간 증폭기 회로는 수신 조건이 변할 때 출력 신호의 진폭이 많이 변하지 않도록 하여 후속 디지털 신호 복조를 용이하게 하는 AGC 기능을 가져야 합니다.
디지털 수신부의 디코더 구조는 변조 방식에 따라 다릅니다. OOK 변조인 경우 대역 통과 필터 이후의 신호 진폭은 기저대역 신호의 1과 0이며, 비교기에 의해 재구성되는 한 디코딩을 위해 마이크로 프로세서로 보낼 수 있습니다. 다른 변조 방식이라면 동기 복호화를 수행하기 전에 부반송파를 동기 신호로 복원해야 할 수 있다.
분명히, 이 주제의 두 신호의 대역폭은 넓고 다른 하나는 좁은 상황에서 스펙트럼이 합리적으로 배열되는 한 위에서 언급한 하이브리드 전송 방식이 효과적이며 회로가 비교적 간단합니다. 주어진 매개변수와 기본 요구 사항 1, 설명 1 및 기타 조건에서 제안이 이 혼합 전송 방식을 기반으로 하는 것으로 추측할 수 있습니다.