"Projetar e fabricar um transceptor sem fio que executa transmissão mista de sinais analógico-digitais no mesmo canal. Dentre eles, o sinal digital é composto por um conjunto de 4 números de 0 a 9; o sinal analógico é um sinal de voz com uma faixa de frequência de 100 Hz a 5 kHz. Usando a transmissão sem fio, a faixa de frequência da portadora é de 20 ~ 30 MHz, a largura de banda do canal não é maior que 25 kHz e a distância de transmissão mais curta entre o equipamento transceptor não é menor que 100 cm.
"
A competição eletrônica para estudantes universitários deste ano terminou. A seguir, uma análise das questões E.
1. Tarefa
Projetar e fabricar um transceptor sem fio que executa transmissão mista de sinais analógico-digitais no mesmo canal. Dentre eles, o sinal digital é composto por um conjunto de 4 números de 0 a 9; o sinal analógico é um sinal de voz com uma faixa de frequência de 100 Hz a 5 kHz. Usando a transmissão sem fio, a faixa de frequência da portadora é de 20 ~ 30 MHz, a largura de banda do canal não é maior que 25 kHz e a distância de transmissão mais curta entre o equipamento transceptor não é menor que 100 cm.
A extremidade de transmissão do transceptor completa o processamento combinado do sinal digital e do sinal analógico e modula e transmite no mesmo canal.
A extremidade receptora do transceptor completa a recepção e demodulação e separa o sinal digital e o sinal analógico. O sinal digital é exibido com um tubo digital e o sinal analógico é observado com um osciloscópio.
2. Requisitos
1. Requisitos básicos
(1) Realize a transmissão do sinal analógico. O sinal analógico é um sinal de voz de 100 Hz a 5 kHz, e a forma de onda do sinal analógico demodulado na extremidade receptora deve ter nenhuma distorção óbvia. Quando apenas sinais analógicos estão sendo transmitidos, o display digital na extremidade de recepção está desligado.
(2) Realize a transmissão do sinal digital. Primeiro digite em um grupo de 4 números de 0 a 9 e armazene e exibição na extremidade de envio e, em seguida, pressione o botão enviar para transmitir contínua e ciclicamente o sinal digital. O sinal digital é demodulado na extremidade receptora e exibido através de 4 tubos digitais. O tempo de resposta necessário para iniciar o envio para o display de tubo digital não é mais do que 2 segundos. Quando o remetente pressiona o botão parar, a transmissão do sinal digital é encerrada e, ao mesmo tempo, a exibição dos números transmitidos é apagada no remetente e novos números são aguardados para entrada.
(3) Realize a transmissão mista de sinais analógico-digitais. Insira um grupo de números arbitrariamente, misture e module com sinais analógicos para transmissão. A extremidade receptora deve ser capaz de demodular o sinal digital e o sinal analógico corretamente, a exibição digital está correta e a forma de onda do sinal analógico não tem distorção óbvia.
(4) A largura de banda do canal do transceptor não é maior que 25kHz e a faixa de frequência da portadora é de 20 ~ 30MHz. É necessário que o transceptor possa ser selecionado e configurado em pelo menos 3 frequências portadoras, e a frequência portadora específica seja determinada por ele mesmo.
2. Faça a parte
(1) Depois que a transmissão do sinal digital for interrompida na extremidade de transmissão, o display digital na extremidade de recepção apagará automaticamente após um atraso de 5 segundos.
(2) Com a premissa de atender aos requisitos básicos, quanto menor o consumo de energia do transceptor, melhor.
(3) Com a premissa de atender aos requisitos básicos, a faixa de frequência do sinal analógico transmitido pelo transceptor é estendida para 50Hz ~ 10kHz.
(4) Outros.
Três, descrição
(1) Os sinais digitais e analógicos devem ser processados pelo combinado o circuito primeiro, e depois modulado e transmitido no mesmo canal. O método de modulação e o grau de modulação são determinados por eles próprios. Deve haver uma porta de observação na extremidade de saída do circuito combinado para que o osciloscópio observe as mudanças da forma de onda do sinal combinado.
(2) Não deve haver nenhuma conexão entre o transmissor e o receptor do transceptor.
(3) A extremidade de transmissão do transceptor e a antena são conectadas por plugues SMA, a extremidade de transmissão é a cabeça F (fêmea) e a extremidade da antena é a cabeça M (macho). O comprimento da antena não ultrapassa 1 metro.
(4) Tanto a extremidade de transmissão quanto a extremidade de recepção do transceptor são alimentadas por uma única fonte de alimentação de bateria, e o circuito de alimentação na extremidade de transmissão deve ter uma porta de teste para alimentação Voltagem e atual.
(5) A frequência da portadora do transceptor deve ser selecionada o máximo possível para evitar a interferência ambiental das ondas de rádio.
(6) A largura de banda do canal neste tópico é considerada a largura de banda de -40dB do sinal modulado, que é medida por um analisador de espectro. Os detalhes são mostrados na figura abaixo.
Análise de tópicos e desenho de projetos
Este tópico é um sistema transceptor sem fio relativamente completo que requer transmissão simultânea de sinais analógicos e digitais.
De acordo com a descrição dos requisitos de transmissão de sinal analógico no título, o sinal analógico adota o método de transmissão analógica. A faixa de frequência do sinal analógico que precisa ser transmitido é de 50 Hz a 10 kHz. Se a modulação AM for usada, a largura de banda do canal necessária é de 20 kHz.
O sinal digital que precisa ser transmitido é um número decimal de 4 dígitos, mais informações redundantes como o cabeçalho de sincronização e o código de verificação do quadro de dados, o número de bits que precisam ser transmitidos não deve ultrapassar 40. O título também estipula que o tempo desde o início da transmissão para o display do terminal não deve exceder 2 segundos, de modo que a taxa de bits de transmissão real pode ser tão baixa quanto 20 bps. De acordo com o teorema de Shannon, desde que a relação sinal-ruído do canal não seja extremamente ruim, a largura de banda do canal necessária para a transmissão de dados é extremamente estreita, o que é quase insignificante em comparação com os sinais analógicos.
A largura de banda do canal especificada pelo título é 25kHz, o sinal analógico ocupa os 20kHz médios e a largura de banda de 2.5kHz é deixada em ambos os lados, e o canal digital mencionado acima é mais que suficiente. Portanto, você pode selecionar uma frequência de subportadora entre 10kHz ~ 12.5kHz (por exemplo, 11.2kHz, que é a média geométrica de 10kHz e 12.5kHz) e modular esta subportadora com um sinal digital para obter um sinal modulado digital (a modulação mais simples método é a modulação OOK).
Finalmente, o sinal modulado digital e o sinal analógico são sobrepostos, e o sinal misto sobreposto é modulado com modulação AM na portadora, amplificado e então enviado para a antena para transmissão. A estrutura geral do espectro é a seguinte:
A estrutura do circuito deste esquema é mostrada na figura abaixo.
Nesse esquema, o filtro que distingue os dois sinais é a chave.
O requisito do filtro passa-baixa do sinal analógico é: há uma quantidade suficientemente grande de atenuação perto da frequência da subportadora do sinal digital e a atenuação em 12.5 kHz deve ser maior que 40dB. De acordo com esses dois requisitos, é uma escolha melhor usar um filtro elíptico de alta ordem e projetar a primeira frequência zero do filtro próximo à frequência da subportadora do sinal digital. Por exemplo, usando um filtro passa-baixo elíptico de 7ª ordem com uma flutuação na banda de 0.5dB, a atenuação em 11.2kHz (frequência de subportadora digital) e maior que 12.5kHz pode ser maior que 45dB.
O requisito do filtro passa-banda do sinal digital é: deve haver atenuação suficiente em 10kHz e 12.5kHz. Como a largura de banda do sinal digital é extremamente baixa, a cascata de vários filtros de passagem de ponto é o método mais simples. Por exemplo, se três filtros de passagem de ponto com uma frequência central de 11.2 kHz e um valor Q de 25 são colocados em cascata, sua largura de banda total é de cerca de 20 Hz e a atenuação em 10 kHz e 12.5 kHz é de cerca de 45 dB.
A parte receptora é uma estrutura de receptor super-heteródina típica, na qual a recepção do sinal analógico é basicamente a mesma de um receptor AM comum.
O circuito amplificador intermediário deve ter uma função AGC para garantir que a amplitude do sinal de saída não mude muito quando as condições de recepção mudam, de modo a facilitar a subsequente demodulação do sinal digital.
A estrutura do decodificador da parte receptora digital varia com o método de modulação. Se for modulação OOK, a amplitude do sinal após o filtro passa-banda é 1 e 0 do sinal de banda base e pode ser enviada ao microprocessador para decodificação, desde que seja remodelado pelo comparador. Se for outro método de modulação, pode ser necessário restaurar a subportadora como um sinal de sincronização antes de realizar a decodificação de sincronização.
Obviamente, para a situação em que a largura de banda dos dois sinais deste tópico é ampla e a outra estreita, desde que o espectro esteja organizado de maneira razoável, o esquema de transmissão híbrida acima mencionado é eficaz e o circuito é relativamente simples. A partir dos parâmetros dados e requisitos básicos 1, descrição 1 e outras condições, pode-se supor que a proposição parece ser baseada neste esquema de transmissão mista.
A competição eletrônica para estudantes universitários deste ano terminou. A seguir, uma análise das questões E.
1. Tarefa
Projetar e fabricar um transceptor sem fio que executa transmissão mista de sinais analógico-digitais no mesmo canal. Dentre eles, o sinal digital é composto por um conjunto de 4 números de 0 a 9; o sinal analógico é um sinal de voz com uma faixa de frequência de 100 Hz a 5 kHz. Usando a transmissão sem fio, a faixa de frequência da portadora é de 20 ~ 30 MHz, a largura de banda do canal não é maior que 25 kHz e a distância de transmissão mais curta entre o equipamento transceptor não é menor que 100 cm.
A extremidade de transmissão do transceptor completa o processamento combinado do sinal digital e do sinal analógico e modula e transmite no mesmo canal.
A extremidade receptora do transceptor completa a recepção e demodulação e separa o sinal digital e o sinal analógico. O sinal digital é exibido com um tubo digital e o sinal analógico é observado com um osciloscópio.
2. Requisitos
1. Requisitos básicos
(1) Realize a transmissão do sinal analógico. O sinal analógico é um sinal de voz de 100 Hz a 5 kHz, e a forma de onda do sinal analógico demodulado na extremidade receptora deve ter nenhuma distorção óbvia. Quando apenas sinais analógicos estão sendo transmitidos, o display digital na extremidade de recepção está desligado.
(2) Realize a transmissão do sinal digital. Primeiro digite um grupo de 4 números de 0 a 9 e armazene e exiba-os na extremidade de envio e, em seguida, pressione o botão de envio para transmitir contínua e ciclicamente o sinal digital. O sinal digital é demodulado na extremidade receptora e exibido através de 4 tubos digitais. O tempo de resposta necessário para iniciar o envio para o display de tubo digital não é mais do que 2 segundos. Quando o remetente pressiona o botão parar, a transmissão do sinal digital é encerrada e, ao mesmo tempo, a exibição dos números transmitidos é apagada no remetente e novos números são aguardados para entrada.
(3) Realize a transmissão mista de sinais analógico-digitais. Insira um grupo de números arbitrariamente, misture e module com sinais analógicos para transmissão. A extremidade receptora deve ser capaz de demodular o sinal digital e o sinal analógico corretamente, a exibição digital está correta e a forma de onda do sinal analógico não tem distorção óbvia.
(4) A largura de banda do canal do transceptor não é maior que 25kHz e a faixa de frequência da portadora é de 20 ~ 30MHz. É necessário que o transceptor possa ser selecionado e configurado em pelo menos 3 frequências portadoras, e a frequência portadora específica seja determinada por ele mesmo.
2. Faça a parte
(1) Depois que a transmissão do sinal digital for interrompida na extremidade de transmissão, o display digital na extremidade de recepção apagará automaticamente após um atraso de 5 segundos.
(2) Com a premissa de atender aos requisitos básicos, quanto menor o consumo de energia do transceptor, melhor.
(3) Com a premissa de atender aos requisitos básicos, a faixa de frequência do sinal analógico transmitido pelo transceptor é estendida para 50Hz ~ 10kHz.
(4) Outros.
Três, descrição
(1) Os sinais digitais e analógicos devem ser processados primeiro pelo circuito combinado e, em seguida, modulados e transmitidos no mesmo canal. O método de modulação e o grau de modulação são determinados por eles próprios. Deve haver uma porta de observação na extremidade de saída do circuito combinado para que o osciloscópio observe as mudanças da forma de onda do sinal combinado.
(2) Não deve haver nenhuma conexão entre o transmissor e o receptor do transceptor.
(3) A extremidade de transmissão do transceptor e a antena são conectadas por plugues SMA, a extremidade de transmissão é a cabeça F (fêmea) e a extremidade da antena é a cabeça M (macho). O comprimento da antena não ultrapassa 1 metro.
(4) Tanto a extremidade de transmissão quanto a de recepção do transceptor são alimentadas por uma única fonte de alimentação de bateria, e o circuito de alimentação na extremidade de transmissão deve ter uma porta de teste para tensão e corrente de alimentação.
(5) A frequência da portadora do transceptor deve ser selecionada o máximo possível para evitar a interferência ambiental das ondas de rádio.
(6) A largura de banda do canal neste tópico é considerada a largura de banda de -40dB do sinal modulado, que é medida por um analisador de espectro. Os detalhes são mostrados na figura abaixo.
Análise de tópicos e desenho de projetos
Este tópico é um sistema transceptor sem fio relativamente completo que requer transmissão simultânea de sinais analógicos e digitais.
De acordo com a descrição dos requisitos de transmissão de sinal analógico no título, o sinal analógico adota o método de transmissão analógica. A faixa de frequência do sinal analógico que precisa ser transmitido é de 50 Hz a 10 kHz. Se a modulação AM for usada, a largura de banda do canal necessária é de 20 kHz.
O sinal digital que precisa ser transmitido é um número decimal de 4 dígitos, mais informações redundantes como o cabeçalho de sincronização e o código de verificação do quadro de dados, o número de bits que precisam ser transmitidos não deve ultrapassar 40. O título também estipula que o tempo desde o início da transmissão para o display do terminal não deve exceder 2 segundos, de modo que a taxa de bits de transmissão real pode ser tão baixa quanto 20 bps. De acordo com o teorema de Shannon, desde que a relação sinal-ruído do canal não seja extremamente ruim, a largura de banda do canal necessária para a transmissão de dados é extremamente estreita, o que é quase insignificante em comparação com os sinais analógicos.
A largura de banda do canal especificada pelo título é 25kHz, o sinal analógico ocupa os 20kHz médios e a largura de banda de 2.5kHz é deixada em ambos os lados, e o canal digital mencionado acima é mais que suficiente. Portanto, você pode selecionar uma frequência de subportadora entre 10kHz ~ 12.5kHz (por exemplo, 11.2kHz, que é a média geométrica de 10kHz e 12.5kHz) e modular esta subportadora com um sinal digital para obter um sinal modulado digital (a modulação mais simples método é a modulação OOK).
Finalmente, o sinal modulado digital e o sinal analógico são sobrepostos, e o sinal misto sobreposto é modulado com modulação AM na portadora, amplificado e então enviado para a antena para transmissão. A estrutura geral do espectro é a seguinte:
A estrutura do circuito deste esquema é mostrada na figura abaixo.
Nesse esquema, o filtro que distingue os dois sinais é a chave.
O requisito do filtro passa-baixa do sinal analógico é: há uma quantidade suficientemente grande de atenuação perto da frequência da subportadora do sinal digital e a atenuação em 12.5 kHz deve ser maior que 40dB. De acordo com esses dois requisitos, é uma escolha melhor usar um filtro elíptico de alta ordem e projetar a primeira frequência zero do filtro próximo à frequência da subportadora do sinal digital. Por exemplo, usando um filtro passa-baixo elíptico de 7ª ordem com uma flutuação na banda de 0.5dB, a atenuação em 11.2kHz (frequência de subportadora digital) e maior que 12.5kHz pode ser maior que 45dB.
O requisito do filtro passa-banda do sinal digital é: Deve haver atenuação suficiente em 10kHz e 12.5kHz. Como a largura de banda do sinal digital é extremamente baixa, a cascata de vários filtros de passagem de ponto é o método mais simples. Por exemplo, se três filtros de passagem de ponto com uma frequência central de 11.2 kHz e um valor Q de 25 são colocados em cascata, sua largura de banda total é de cerca de 20 Hz e a atenuação em 10 kHz e 12.5 kHz é de cerca de 45 dB.
A parte receptora é uma estrutura de receptor super-heteródina típica, na qual a recepção do sinal analógico é basicamente a mesma de um receptor AM comum.
O circuito amplificador intermediário deve ter uma função AGC para garantir que a amplitude do sinal de saída não mude muito quando as condições de recepção mudam, de modo a facilitar a subsequente demodulação do sinal digital.
A estrutura do decodificador da parte receptora digital varia com o método de modulação. Se for modulação OOK, a amplitude do sinal após o filtro passa-banda é 1 e 0 do sinal de banda base e pode ser enviada ao microprocessador para decodificação, desde que seja remodelado pelo comparador. Se for outro método de modulação, pode ser necessário restaurar a subportadora como um sinal de sincronização antes de realizar a decodificação de sincronização.
Obviamente, para a situação em que a largura de banda dos dois sinais deste tópico é ampla e a outra estreita, desde que o espectro esteja organizado de maneira razoável, o esquema de transmissão híbrida acima mencionado é eficaz e o circuito é relativamente simples. A partir dos parâmetros dados e requisitos básicos 1, descrição 1 e outras condições, pode-se supor que a proposição parece ser baseada neste esquema de transmissão mista.
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