毕业设计113频分复用霍夫曼编码网络流量Web ServerDSK语音同步与定时和串行通信系统设计文档格式.docx

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Abstract

Thisdiplomadesigncontainseightprojects:

FDM,Huffmancode,Networkflux,Webserver,DSKvoiceprocess,DDSandSerialcommunicate.

FDMprojectrequiresdeepunderstandingoftheprocessofcommunication,thendesignsomeimportantpartsofthecircuit.

InHuffmancodeproject,IdesignasoftwarewhichhelpustomakeHuffmancodecometrue.

Networkfluxprojectletusanalyzethefluxbetweentwonets.

Webserverproject’saimismakeusknowthebasicmethodofhowtodesignawebsitebasedonC/S.

DSKvoiceprocessoffersasolutiontotransmitvoicethroughDSP’process.

InDDSdesignwedesigncircuitforAD9959,andthenweuseVBtowriteaprogramtocontroltheAD9959togeneratethefrequencywedesire.

Keywords:

FDM,Huffmancode,Networkflux,Webserver,DSKvoiceprocess,DDSandSerialcommunicate

第一章传输专题（频分复用）

1.1设计原理

用于传输信号的许多系统都可以提供一个比信号所要求的频带宽的多的带宽。

利用正弦幅度调制把它们的频谱在频率上进行搬移，使已调信号的频谱不再重叠，那样就能够在同一个宽带信道上同时传输这些信号。

这就是频分复用的概念。

在频分复用系统中，每一个信号的频谱在正的和负的频率上重复，因此已调信号就占据了原始信号两倍的带宽，这一点在频带的利用上是不经济的。

所以我们采用单边带调制频分复用。

频分复用系统的原理方框图如下图所示。

图1-1频分复用原理图

由于消息信号往往不是严格的限带信号，因而在发送端各路消息首先经过低通滤波，以便限制各路信号的最高频率，为了分析问题的方便，这里我们假设各路的fm都相等。

然后对各路信号进行线性调制，各路调制器的载波频率不同。

在选择载频时，应考虑到边带频谱的宽度。

同时为了防止邻路信号间的相互干扰，还应留有一定的保护频带，即

=1，2….公式（1-1）

其中:

与分别为第+1路与路的载频频率；

:

每一路调制信号的最高频率,本设计中为3.4KHz；

邻路间保护带。

邻路间的保护频带越大，则在邻路信号干扰指标相同的情况下，对带通滤波器的技术指标的要求就可以放宽一些,但这时占用的总的频带就要加宽，这对提高信道复用率不利。

因此在实际中，通常提高带通滤波器的技术指标，尽量减小邻路间的保护频带。

各路已调信号相加送入信道之前，为了免它们的频谱重叠，还要经过带通滤波器。

在信道中传送的路信号的总的频带宽度最小应等于：

公式（1-2）

式中=，它是一路信号占用的带宽。

在频分复用系统的接收端，首先用带通滤波器（BPF）来区分各路信号的频谱,然后通过各自的相干解调器解调,再经低通滤波后输出,便可恢复各路的调制信号。

1.2系统的带宽和功率计算

在这个系统中首先要解决带宽和功率问题。

1.2.1功率计算

每调制一次,电压幅度就衰减1/2,经过两次调制,电压幅度衰减为原来的1/4。

在二—四线转换中,电压还要衰减1/2，总的电压衰减为1/8。

按照功率与电压的关系，总功率就衰减了1/64。

而根据设计要求,线路上的信号总功率为0.9mw,分到每一路信号的功率为0.9/24mw。

由此可见要加放大器对发射信号进行放大。

同理也要加放大器对接受信号进行放大。

经过计算要对发射信号放大24倍。

1.2.2带宽计算

实际中语音信号频带300Hz～3400Hz，电缆传输频带60KHz～156KHz，每路话音信号取4kHz作为标准频带，由题目所给,电缆传输频带60kc~156kHz,带宽96kHz。

由于是全双工,96kHZ的带宽正好可容纳24路信号,即A－B，12路,B－A，12路。

它们在一个信道上传输,这样就充分利用了信道资源。

在采用滤波法的时候要考虑过渡带。

因为实际中语音信号频带300Hz～3400Hz，所有允许过渡带为600HZ。

而实现滤波器的难易与过渡带相对于载频的归一化值有关。

过渡带相对于载频的归一化值计算方法如下式：

公式（1-3）

题目要求=0.01，随着载频的提高，就满足不了题目要求，所有我们采用二次调制。

第一次用12KHz,16KHz,20KHz调制形成前群。

按最高载频计算,=600/20*103=0.03,即3%。

第二次用84KHz,96KHz,108KHz,120KHz调制,按最高载频120KHZ计算,=24*103/120*103=0.2

1.3单元电路设计

单元电路包括振荡电路、放大器、幅度调制电路、解调电路、滤波器、加法器、四－二转换器电路、载频提取电路、频率合成电路。

1.3.1振荡电路

电感分压反馈型振荡器电路，如图1－1所示。

图中：

电阻、、、构成直流偏置电路；

电容为隔直流电容。

、和为振荡元件。

图1-1振荡器电路

设输入信号在基极的瞬时极性为正。

在共集放大器中，集电极输出信号在同一瞬间的瞬时极性为负。

此信号经过电抗元件、和构成的振荡回路，在两端的瞬时极性和集电极上的一样，也为负。

那么，在下端的瞬时极性就应该为正。

因此回送给基极的反馈信号与输入信号的瞬时极性符号相同，故此电路为正反馈环路，满足相位平衡条件。

如果这个电路同时还满足AB>

1，那么该电路就可以起振。

A是放大器的开环增益；

B是反馈网络的反馈系数。

其起振频率公式为[1]：

公式（1-4）

取＝100，＝7mH，则＝6KHz。

1.3.2同向输入放大器

同向输入放大器电路如图1－2所示。

信号自同向端输入，和组成反馈网络，跨接在输入端和反相输入端之间，形成串联电压负反馈。

图1－2放大器

输出信号与输入信号的关系是：

公式（1-5）

我们取＝900，＝100，则放大倍数是10。

1.3.3加法器

加法器总共要4个，在前群调制时需要3个，在二次调制时需要一个来插入导频。

同向比例加法器如图1－3所示：

图1－3同向加法器

当满足===时，输出信号与输入信号的关系是：

=++公式（1-6）

1.3.4调制电路

我们采用MC1596来实现调制。

图1－4调制电路

1.3.5滤波器

k称为过渡比，定义为

公式（1－7）

k1称为分辨参数，定义为

公式（1－8）

我们假设峰值通带纹波＝1dB，最小阻带衰减＝40dB，所要用到的公式有：

公式（1－9）

公式（1－10）

公式（1－11）

通带截止频率f＝1KHz，阻带截止频率f＝3.7KHz，

于是得到N＝4.03623，我们取N＝5。

高通滤波器是用于在两次调制时获取上边带或者下边带的。

第一次用12KHz,16KHz,20KHz调制形成前群后，取上边带，我们举调制频率12KHz为例，通带截止频率是12300Hz和15400Hz，阻带截止频率是11700Hz和15700Hz。

通带宽均为4KHz

第二次用84KHz,96KHz,108KHz,120KHz进行调制,取下边带,从而将四个前群调制到了60KHZ~108KHZ的频带上。

我们举调制频率84KHz为例，通带截止频率是72KHz和60Hz，阻带截止频率是96Hz和36KHz。

通带宽均为12KHz。

1.3.7四—二转换器电路

由于语音信号是收和发同时存在（收二线,发二线）,所以是四线,而传输线是二线,这就需要进行四—二线转换。

在将二次群信号送入电缆传输时,为了使发送方不至于收到自己发出的信号,采用混合线圈。

混合线圈原理是一个平衡电桥,使本端发送的信号不能渗漏到本端的接收信号处而形成回波。

输入端是B1和GND，输入被R2和R3分压，输出端是A2和A1，传输线二线输入和输出是一样的。

当电桥平衡时（4个电阻大小相等）,发端信号在收端A,B两点产生的电位相等,A到B间无电流流过,所以收端不会收到发端信号。

而对发端和收端来说,输入,输出阻抗均为600Ω。

具体电路如图1－5所示：

图1－5四－二转换器

1.3.8频率合成器

由振荡器电路产生标准频率源，经参考分频器R分频后，得到参考频率=/R送到鉴相器的一输入端，VCO输出频率经N分频后送到鉴相器的二输入端。

环路锁定时有=/N，因此VCO输出信号频率为=N/R=N。

即输出信号频率为输入参考信号频率的N倍，改变N（分频系数）就可得到不同频率的输出。

图1－6是频率合成的原理图。

图1－6频率合成原理图

CD4046是低频多功能单片集成锁相环路。

具有电源电压范围宽、功耗低和输入阻抗高等优点，最高工作频率为1MHz。

由CD4046组成的频率合成器如下图所示。

图1－7频率合成器

1.4系统总电路图

前群调制的载波分别为12KHz,16KHz,20KHz。

分为4个前群调制模块。

前群调制模块原理图如下图所示：

图1－8前群调制原理图

前群调制模块的电路图如下图所示：

图1－9前群调制电路图

4个前群调制组成二次调制，第二次用84KHz,96KHz,108KHz,120KHz载波调制，导频也是在这里插入，原理框图如下：

图1－10二次调制原理图

电路图如下图所示：

图1－11二次调制电路图

通过窄带滤波器可以提取出导频，然后通过频率合成器可以生成相干检波所需的载波。

解调模块的原理图，

图1－11解调模块的原理图

解调模块的电路图：

图1－12解调模块的电路图

整个解调电路的原理框图如图所