Разработайте и изготовьте беспроводной приемопередатчик, который выполняет смешанную передачу аналогово-цифровых сигналов по одному и тому же каналу. Среди них цифровой сигнал состоит из набора из 4 цифр от 0 до 9; аналоговый сигнал - это голосовой сигнал с частотным диапазоном от 100 Гц до 5 кГц. При беспроводной передаче диапазон несущей частоты составляет 20 ~ 30 МГц, ширина полосы канала не превышает 25 кГц, а минимальное расстояние передачи между приемопередающим оборудованием составляет не менее 100 см.
В этом году электронное соревнование студентов колледжа завершилось, ниже приводится анализ вопросов E.
1. Задача
Разработайте и изготовьте беспроводной приемопередатчик, который выполняет смешанную передачу аналогово-цифровых сигналов по одному и тому же каналу. Среди них цифровой сигнал состоит из набора из 4 цифр от 0 до 9; аналоговый сигнал - это голосовой сигнал с частотным диапазоном от 100 Гц до 5 кГц. При беспроводной передаче диапазон несущей частоты составляет 20 ~ 30 МГц, ширина полосы канала не превышает 25 кГц, а минимальное расстояние передачи между приемопередающим оборудованием составляет не менее 100 см.
Передающая сторона трансивера выполняет комбинированную обработку цифрового и аналогового сигналов, а также модулирует и передает по одному и тому же каналу.
Приемный конец трансивера завершает прием и демодуляцию, а также разделяет цифровой сигнал и аналоговый сигнал. Цифровой сигнал отображается с помощью цифровой трубки, а аналоговый сигнал наблюдается с помощью осциллографа.
2. Требования
1. Основные требования
(1) Осуществите передачу аналогового сигнала. Аналоговый сигнал представляет собой речевой сигнал с частотой от 100 Гц до 5 кГц, и форма волны демодулированного аналогового сигнала на приемном конце не должна иметь явных искажений. Когда передаются только аналоговые сигналы, цифровой дисплей на принимающей стороне выключен.
(2) Осуществите передачу цифрового сигнала. Сначала введите группу из 4 цифр от 0 до 9 и сохраните и дисплей их на передающей стороне, а затем нажмите кнопку отправки, чтобы непрерывно и циклически передавать цифровой сигнал. Цифровой сигнал демодулируется на приемном конце и отображается на 4 цифровых трубках. Время отклика, необходимое для начала отправки на цифровой дисплей трубки, не более 2 секунд. Когда отправитель нажимает кнопку остановки, передача цифрового сигнала завершается, и в то же время отображение переданных номеров очищается на отправителе, и ожидается ввод новых номеров.
(3) Осуществляйте смешанную передачу аналогово-цифровых сигналов. Введите произвольно группу чисел, смешайте и модулируйте аналоговые сигналы для передачи. Приемная сторона должна быть способна правильно демодулировать цифровой сигнал и аналоговый сигнал, цифровой дисплей правильный, а форма волны аналогового сигнала не имеет явных искажений.
(4) Полоса пропускания канала трансивера составляет не более 25 кГц, а диапазон несущей частоты составляет 20 ~ 30 МГц. Требуется, чтобы трансивер можно было выбрать и установить не менее чем на 3 несущие частоты, а конкретная несущая частота определялась сама собой.
2. Игровая партия
(1) После остановки передачи цифрового сигнала на передающей стороне цифровой дисплей на принимающей стороне автоматически гаснет после 5-секундной задержки.
(2) Исходя из основных требований, чем меньше потребляемая мощность трансивера, тем лучше.
(3) Исходя из основных требований, частотный диапазон аналогового сигнала, передаваемого трансивером, расширен до 50 Гц ~ 10 кГц.
(4) Прочее.
Три, описание
(1) Цифровые и аналоговые сигналы должны обрабатываться комбинированным схема сначала, а затем модулируются и передаются по тому же каналу. Способ модуляции и степень модуляции определяются сами собой. На выходе комбинированной схемы должен быть порт наблюдения, чтобы осциллограф мог наблюдать изменения формы комбинированного сигнала.
(2) Между передатчиком и приемником трансивера не должно быть никакого соединения.
(3) Передающий конец приемопередатчика и антенна соединены штекерами SMA, передающий конец - головка F (гнездовая), а конец антенны - головка M (вилка). Длина антенны не превышает 1 метра.
(4) И передающий конец, и приемный конец трансивера питаются от одного источника питания от батареи, а цепь источника питания на передающем конце должна иметь тестовый порт для питания. напряжение и ток.
(5) Несущая частота приемопередатчика должна быть выбрана по мере возможности, чтобы избежать помех от радиоволн окружающей среды.
(6) Полоса пропускания канала в этом разделе согласована как ширина полосы модулированного сигнала -40 дБ, которая измеряется анализатором спектра. Подробности показаны на рисунке ниже.
Тематический анализ и дизайн проекта
Эта тема представляет собой относительно полную систему беспроводного приемопередатчика, которая требует одновременной передачи аналоговых и цифровых сигналов.
Согласно описанию требований к передаче аналогового сигнала в заголовке, аналоговый сигнал принимает метод аналоговой передачи. Частотный диапазон аналогового сигнала, который необходимо передать, составляет от 50 Гц до 10 кГц. Если используется модуляция AM, требуемая полоса пропускания канала составляет 20 кГц.
Цифровой сигнал, который необходимо передать, представляет собой четырехзначное десятичное число плюс избыточную информацию, такую как заголовок синхронизации и контрольный код кадра данных, количество битов, которые необходимо передать, не должно превышать 4. В заголовке также указывается что время от начала передачи до дисплея терминала не должно превышать 40 секунд, поэтому фактическая скорость передачи данных может составлять всего 2 бит / с. Согласно теореме Шеннона, до тех пор, пока отношение сигнал / шум в канале не очень плохое, ширина полосы канала, необходимая для передачи данных, чрезвычайно мала, что почти ничтожно по сравнению с аналоговыми сигналами.
Полоса пропускания канала, указанная в названии, составляет 25 кГц, аналоговый сигнал занимает средние 20 кГц, а ширина полосы 2.5 кГц остается с обеих сторон, и вышеупомянутого цифрового канала более чем достаточно. Следовательно, вы можете выбрать частоту поднесущей в диапазоне от 10 кГц до 12.5 кГц (например, 11.2 кГц, что является средним геометрическим от 10 кГц до 12.5 кГц) и модулировать эту поднесущую цифровым сигналом для получения цифрового модулированного сигнала (простейшая модуляция). метод - модуляция OOK).
Наконец, цифровой модулированный сигнал и аналоговый сигнал накладываются, и наложенный смешанный сигнал модулируется с модуляцией AM на несущей, усиливается и затем отправляется на антенну для передачи. Общая структура спектра выглядит следующим образом:
Принципиальная схема этой схемы представлена на рисунке ниже.
В этой схеме фильтр, который различает два сигнала, является ключевым.
Требования к фильтру нижних частот аналогового сигнала заключаются в следующем: имеется достаточно большое затухание вблизи частоты поднесущей цифрового сигнала, и затухание на частоте 12.5 кГц должно быть больше 40 дБ. Согласно этим двум требованиям, лучше использовать эллиптический фильтр высокого порядка и разработать первую нулевую частоту фильтра, близкую к частоте поднесущей цифрового сигнала. Например, при использовании эллиптического фильтра нижних частот 7-го порядка с внутриполосной флуктуацией 0.5 дБ затухание на частоте 11.2 кГц (частота цифровой поднесущей) и более 12.5 кГц может быть более 45 дБ.
Требование полосового фильтра цифрового сигнала: должно быть достаточное затухание на частотах 10 и 12.5 кГц. Поскольку полоса пропускания цифрового сигнала чрезвычайно мала, каскадирование нескольких точечных фильтров является самым простым методом. Например, если три точечных фильтра с центральной частотой 11.2 кГц и значением Q 25 подключены каскадом, их общая полоса пропускания составляет около 20 Гц, а затухание на частотах 10 кГц и 12.5 кГц составляет около 45 дБ.
Приемная часть представляет собой типичную структуру супергетеродинного приемника, в которой прием аналогового сигнала в основном такой же, как у обычного приемника AM.
Схема промежуточного усилителя должна иметь функцию АРУ, чтобы амплитуда выходного сигнала не сильно изменялась при изменении условий приема, чтобы облегчить последующую демодуляцию цифрового сигнала.
Структура декодера цифровой приемной части зависит от метода модуляции. Если это модуляция OOK, амплитуда сигнала после полосового фильтра равна 1 и 0 сигнала основной полосы частот, и он может быть отправлен на микропроцессор для декодирования, если его форма будет изменена компаратором. Если это другой метод модуляции, может потребоваться восстановить поднесущую в качестве сигнала синхронизации перед выполнением декодирования синхронизации.
Очевидно, что для ситуации, когда полоса пропускания двух сигналов по этой теме является широкой, а другого - узкой, до тех пор, пока спектр организован разумно, вышеупомянутая гибридная схема передачи эффективна, и схема является относительно простой. Из приведенных параметров и основных требований 1, описания 1 и других условий можно предположить, что предложение, по-видимому, основано на этой смешанной схеме передачи.
В этом году электронное соревнование студентов колледжа завершилось, ниже приводится анализ вопросов E.
1. Задача
Разработайте и изготовьте беспроводной приемопередатчик, который выполняет смешанную передачу аналогово-цифровых сигналов по одному и тому же каналу. Среди них цифровой сигнал состоит из набора из 4 цифр от 0 до 9; аналоговый сигнал - это голосовой сигнал с частотным диапазоном от 100 Гц до 5 кГц. При беспроводной передаче диапазон несущей частоты составляет 20 ~ 30 МГц, ширина полосы канала не превышает 25 кГц, а минимальное расстояние передачи между приемопередающим оборудованием составляет не менее 100 см.
Передающая сторона трансивера выполняет комбинированную обработку цифрового и аналогового сигналов, а также модулирует и передает по одному и тому же каналу.
Приемный конец трансивера завершает прием и демодуляцию, а также разделяет цифровой сигнал и аналоговый сигнал. Цифровой сигнал отображается с помощью цифровой трубки, а аналоговый сигнал наблюдается с помощью осциллографа.
2. Требования
1. Основные требования
(1) Осуществите передачу аналогового сигнала. Аналоговый сигнал представляет собой речевой сигнал с частотой от 100 Гц до 5 кГц, и форма волны демодулированного аналогового сигнала на приемном конце не должна иметь явных искажений. Когда передаются только аналоговые сигналы, цифровой дисплей на принимающей стороне выключен.
(2) Осуществите передачу цифрового сигнала. Сначала введите группу из 4 чисел от 0 до 9 и сохраните и отобразите их на передающей стороне, а затем нажмите кнопку отправки, чтобы непрерывно и циклически передавать цифровой сигнал. Цифровой сигнал демодулируется на приемном конце и отображается на 4 цифровых трубках. Время отклика, необходимое для начала отправки на цифровой дисплей трубки, не более 2 секунд. Когда отправитель нажимает кнопку остановки, передача цифрового сигнала завершается, и в то же время отображение переданных номеров очищается на отправителе, и ожидается ввод новых номеров.
(3) Осуществляйте смешанную передачу аналогово-цифровых сигналов. Введите произвольно группу чисел, смешайте и модулируйте аналоговые сигналы для передачи. Приемная сторона должна быть способна правильно демодулировать цифровой сигнал и аналоговый сигнал, цифровой дисплей правильный, а форма волны аналогового сигнала не имеет явных искажений.
(4) Полоса пропускания канала трансивера составляет не более 25 кГц, а диапазон несущей частоты составляет 20 ~ 30 МГц. Требуется, чтобы трансивер можно было выбрать и установить не менее чем на 3 несущие частоты, а конкретная несущая частота определялась сама собой.
2. Игровая партия
(1) После остановки передачи цифрового сигнала на передающей стороне цифровой дисплей на принимающей стороне автоматически гаснет после 5-секундной задержки.
(2) Исходя из основных требований, чем меньше потребляемая мощность трансивера, тем лучше.
(3) Исходя из основных требований, частотный диапазон аналогового сигнала, передаваемого трансивером, расширен до 50 Гц ~ 10 кГц.
(4) Прочее.
Три, описание
(1) Цифровые и аналоговые сигналы должны сначала обрабатываться комбинированной схемой, а затем модулироваться и передаваться по одному и тому же каналу. Способ модуляции и степень модуляции определяются сами собой. На выходе комбинированной схемы должен быть порт наблюдения, чтобы осциллограф мог наблюдать изменения формы комбинированного сигнала.
(2) Между передатчиком и приемником трансивера не должно быть никакого соединения.
(3) Передающий конец приемопередатчика и антенна соединены штекерами SMA, передающий конец - головка F (гнездовая), а конец антенны - головка M (вилка). Длина антенны не превышает 1 метра.
(4) И передающий конец, и приемный конец приемопередатчика питаются от одного источника питания от батареи, а схема источника питания на передающем конце должна иметь контрольный порт для напряжения и тока питания.
(5) Несущая частота приемопередатчика должна быть выбрана по мере возможности, чтобы избежать помех от радиоволн окружающей среды.
(6) Полоса пропускания канала в этом разделе согласована как ширина полосы модулированного сигнала -40 дБ, которая измеряется анализатором спектра. Подробности показаны на рисунке ниже.
Тематический анализ и дизайн проекта
Эта тема представляет собой относительно полную систему беспроводного приемопередатчика, которая требует одновременной передачи аналоговых и цифровых сигналов.
Согласно описанию требований к передаче аналогового сигнала в заголовке, аналоговый сигнал принимает метод аналоговой передачи. Частотный диапазон аналогового сигнала, который необходимо передать, составляет от 50 Гц до 10 кГц. Если используется модуляция AM, требуемая полоса пропускания канала составляет 20 кГц.
Цифровой сигнал, который необходимо передать, представляет собой четырехзначное десятичное число плюс избыточную информацию, такую как заголовок синхронизации и контрольный код кадра данных, количество битов, которые необходимо передать, не должно превышать 4. В заголовке также указывается что время от начала передачи до дисплея терминала не должно превышать 40 секунд, поэтому фактическая скорость передачи данных может составлять всего 2 бит / с. Согласно теореме Шеннона, до тех пор, пока отношение сигнал / шум в канале не очень плохое, ширина полосы канала, необходимая для передачи данных, чрезвычайно мала, что почти ничтожно по сравнению с аналоговыми сигналами.
Полоса пропускания канала, указанная в названии, составляет 25 кГц, аналоговый сигнал занимает средние 20 кГц, а ширина полосы 2.5 кГц остается с обеих сторон, и вышеупомянутого цифрового канала более чем достаточно. Следовательно, вы можете выбрать частоту поднесущей в диапазоне от 10 кГц до 12.5 кГц (например, 11.2 кГц, что является средним геометрическим от 10 кГц до 12.5 кГц) и модулировать эту поднесущую цифровым сигналом для получения цифрового модулированного сигнала (простейшая модуляция). метод - модуляция OOK).
Наконец, цифровой модулированный сигнал и аналоговый сигнал накладываются, и наложенный смешанный сигнал модулируется с модуляцией AM на несущей, усиливается и затем отправляется на антенну для передачи. Общая структура спектра выглядит следующим образом:
Принципиальная схема этой схемы представлена на рисунке ниже.
В этой схеме фильтр, который различает два сигнала, является ключевым.
Требования к фильтру нижних частот аналогового сигнала заключаются в следующем: имеется достаточно большое затухание вблизи частоты поднесущей цифрового сигнала, и затухание на частоте 12.5 кГц должно быть больше 40 дБ. Согласно этим двум требованиям, лучше использовать эллиптический фильтр высокого порядка и разработать первую нулевую частоту фильтра, близкую к частоте поднесущей цифрового сигнала. Например, при использовании эллиптического фильтра нижних частот 7-го порядка с внутриполосной флуктуацией 0.5 дБ затухание на частоте 11.2 кГц (частота цифровой поднесущей) и более 12.5 кГц может быть более 45 дБ.
Требование к полосовому фильтру цифрового сигнала: должно быть достаточное затухание на частотах 10 и 12.5 кГц. Поскольку полоса пропускания цифрового сигнала чрезвычайно мала, каскадирование нескольких точечных фильтров является самым простым методом. Например, если три точечных фильтра с центральной частотой 11.2 кГц и значением Q 25 подключены каскадом, их общая полоса пропускания составляет около 20 Гц, а затухание на частотах 10 кГц и 12.5 кГц составляет около 45 дБ.
Приемная часть представляет собой типичную структуру супергетеродинного приемника, в которой прием аналогового сигнала в основном такой же, как у обычного приемника AM.
Схема промежуточного усилителя должна иметь функцию АРУ, чтобы амплитуда выходного сигнала не сильно изменялась при изменении условий приема, чтобы облегчить последующую демодуляцию цифрового сигнала.
Структура декодера цифровой приемной части зависит от метода модуляции. Если это модуляция OOK, амплитуда сигнала после полосового фильтра равна 1 и 0 сигнала основной полосы частот, и он может быть отправлен на микропроцессор для декодирования, если его форма будет изменена компаратором. Если это другой метод модуляции, может потребоваться восстановить поднесущую в качестве сигнала синхронизации перед выполнением декодирования синхронизации.
Очевидно, что для ситуации, когда полоса пропускания двух сигналов по этой теме является широкой, а другого - узкой, до тех пор, пока спектр организован разумно, вышеупомянутая гибридная схема передачи эффективна, и схема является относительно простой. Из приведенных параметров и основных требований 1, описания 1 и других условий можно предположить, что предложение, по-видимому, основано на этой смешанной схеме передачи.
Ссылки: СКИИП39ГА12Т4В1 СМ600ДУ-5Ф