电子科大 频分复用综合课程设计 报告Word格式文档下载.docx

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300Hz～3400Hz。

2.电缆传输频带：

60KHz～156KHz。

3．传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90％。

4．电缆传输端阻抗600Ω，电缆上信号总功率（传输频带内的最大功率）不大于1mW。

5．语音通信接口采用4线制全双工。

6．音频端接口阻抗600Ω，标称输入输出功率为0.1mW。

7．滤波器指标：

规一化过渡带1％，特征阻抗600Ω，通带衰耗1dB，阻带衰耗40dB（功率衰耗），截止频率（设计者定）。

8．系统电源：

直流24V单电源。

【设计思想】

电话信号的频率范围为300Hz～3400Hz，规定每路信号的标准带宽为4kHz。

电缆传输频带为60～156kHz，即带宽为96kHz。

采用全双工传输，要容纳24路信号（A~B，12路；

B~A，12路）在该信道上传输，采用单边带调制。

图1频分复用原理框图

【系统原理分析】

采用两级调制，各路基带信号首先通过LPF限带，限带后的基带信号由不同频率的载波进行单边带调制，形成不同频率的调制信号。

为避免已调信号的频谱发生交叠，各路已调信号再由BPF进行限带。

然后利用加法器把3路信号加在一起，合成一个前群。

12路信号共形成4个前群。

再利用加法器将4个前群加和，形成多载波信号，在信道上传输。

图2两级单边带调制的复用系统

图3各路信号在频段上的分布

图4各路信号在频段上的分布

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,即

=600Hz，

=20kHz，则

a1=0.03

第二次用84、96、108、120KHz调制,按最高载频120KHz计算,即

=24kHz，

=120kHz，

a2=0.2

完全能够满足设计给定的归一化过渡带指标。

另外，在接收端，为使发送方不会收到自己发出的信号，采用混合线圈接收。

信号到达接收端，首先用BPF将多路信号分开，各路信号由各自的解调器进行解调，再经LPF滤波，恢复为调制信号。

【系统设计框图】

A~B发送框图（具体参数见图中）

图5发送框图1

B~A发送框图（具体参数见图中）

图6发送框图2

接收端（以B端接收为例）

图7接收框图

接收端信号省略部分与第二路第三路期间相同，只是BPF和相干解调信号具体参数不同：

第四路：

BPF（12kHz~16kHz），相干解调信号12kHz

第五路：

BPF（16kHz~20kHz），相干解调信号16kHz

第六路：

BPF（20kHz~24kHz），相干解调信号20kHz

第七路：

BPF（24kHz~28kHz），相干解调信号24kHz

第八路：

BPF（28kHz~32kHz），相干解调信号28kHz

第九路：

BPF（32kHz~36kHz），相干解调信号32kHz

第十路：

BPF（36kHz~40kHz），相干解调信号36kHz

第十一路：

BPF（40kHz~44kHz），相干解调信号40kHz

第十二路：

BPF（44kHz~48kHz），相干解调信号44kHz

使用Simulink系统仿真（此处只仿真了3路信号）

图8系统仿真模块图

其中高斯白噪声信道参数为

Variance=0.25

不妨来观测下第二路信号原始信号和接收到的信号：

图9第二路发送信号2000Hz

图10第二路接收信号2000Hz

【具体电路】

1、调制载波的产生：

采用电容三点式改进型“克拉泼振荡器”，产生4KHZ的正弦波，做为正弦基准信号。

然后采用锁相环技术，将基波信号合成为所需要的载波，下图即为用锁相式频率合成器的方法产生载频信号，通过改变N的值即可得到，各载波信号的频率。

2、信号的调制：

调制采用乘法器MC1596完成。

MC1596电路图：

调制电路图：

其中，I01接载波信号，I02接调制信号，I03为输出。

仿真电路图：

仿真波形：

产生一次群的三输入加法器：

仿真电路：

产生二次群的四输入加法器：

3、滤波器指标：

低通滤波器：

（该部分有误）

采用IIRElliptic滤波器，阶数10，通带频率为4000Hz。

带通滤波器

采用IIRElliptic滤波器，阶数20，通带频率为12kHz~16kHz。

采用IIRElliptic滤波器，阶数20，通带频率为16kHz~20kHz。

其余通路与上述设计方法相同。

4、四二/二四转换电路：

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。

四——二线转换原理图如图7所示。

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。

混合线圈的等效原理图如图6所示。

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。

图6线圈等效原理图

图7四—二线转换原理图

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。

电路图：

5、导频的加入：

采用插入导频法,发送端导频的插入,应插在信号功率为零的地方。

导频要是4kHz的整数倍，且符合信道传输要求（信道带宽为60～156kHz）。

在不考虑噪声的情况下,导频的功率小于总功率的10%即可,也就是说导频的功率要小于0.1mw。

设计中的导频频率为60kHz和108kHz。

6、输入放大电路：

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。

所以总功率就衰减了1/82。

输入功率为0.1mw,到线路端时,只有

0.1/82mw＝0.0015625mw

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＝0.0375mw。

要完成上述指标,必须将被衰减了的信号进行放大,以满足设计要求功率放大倍数为

0.0375mw/0.0015625mw=24

因此，电压放大倍数取5倍。

7、导频的提取和相干信号的产生：

首先采用一个窄带滤波器，将导频提取出来，然后再利用载频，产生与载波相同的相干性信号，具体方法是采用分频的方法。

8、信号的解调：

相干解调电路：

从IO1输入相干解调信号，从IO2输入信号。

9、输出放大电路：