北京交通大学电子系统课程设计-学位论文.doc
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1、国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设 计 报 告设计题目: 模拟单工通信系统学 院:电子信息工程学院专 业:通信工程学生姓名:谭啸宇学 号:10213082任课教师:马庆龙 2013 年 7 月 16 日目 录1 设计任务要求12 设计方案及论证22.1 任务分析22.2 方案比较22.3 系统结构设计92.4 具体电路设计103 制作及调试过程133.1 制作与调试流程133.1 制作与调试流程193.2 遇到的问题与解决方法194 系统测试194.1 测试方法195 系统使用说明205.1 系统外观206 总结206.1 本人所做工作2
2、06.2 收获与体会206.3 对本课程的意见与建议217 参考文献211 设计任务要求设计并制作一个如图1所示的模拟单工通信系统,实现话音信号和遥控信号在所给定的模拟信道中的单向通信。 基本部分(1) 系统由发射机、模拟信道和接收机三部分组成,其中模拟信道为电路如图2所示的一个元件参数给定的无源带通滤波网络,该网络的频率特性曲线、输入输出阻抗等参数须在模拟信道电路制作完成后自行通过仪器测得,并在设计报告中的“任务分析”部分给出测试过程及结果。(2) 在发射机中设置一个3.5mm音频接口,通过该接口和音频线输入一路模拟话音信号(可用mp3播放器、计算机等作为音源),由发射机对其进行调制、放大后
3、通过双绞线送入模拟信道,且连接模拟信道后输出信号峰-峰值应不小于1Vp-p。(3) 接收机应能够对接收到的信号进行放大、解调,还原出原来的音频信号,经过音频功率放大后通过扬声器输出,声音应清晰响亮,无明显失真。发挥部分(1) 增加遥控信号传输功能,可在发射机和接收机各设置一个开关来切换当前通信模式为话音通信或遥控通信。在发射机中设置编号为14的4个数字按键,在接收机中相应设置4个LED,当按下发射机上任一数字按键时,接收机中相应的LED应能够被点亮。在发射机和接收机上各设置一个“话音”指示灯和一个“遥控”指示灯,当切换到“话音”或“遥控”通信时,两端相应指示灯点亮。(2) 增加其他有意义的功能
4、。如自动切换“话音”和“遥控”通信、“话音”和“遥控”信号同时在信道中传输而互不影响、实现双声道立体声音频信号传输等。2 设计方案及论证2.1 任务分析系统由发射机、模拟信道和接收机三部分组成,其中模拟信道为电路如图2所示的一个元件参数给定的无源带通滤波网络,该网络的频率特性曲线、输入输出阻抗等参数须在模拟信道电路制作完成后自行通过仪器测得,并在设计报告中的“任务分析”部分给出测试过程及结果。在发射机中设置一个3.5mm音频接口,通过该接口和音频线输入一路模拟话音信号(可用mp3播放器、计算机等作为音源),由发射机对其进行调制、放大后通过双绞线送入模拟信道,且连接模拟信道后输出信号峰-峰值应不
5、小于1Vp-p。接收机应能够对接收到的信号进行放大、解调,还原出原来的音频信号,经过音频功率放大后通过扬声器输出,声音应清晰响亮,无明显失真。模拟信道制作完成后, 测得增益最大处频率为213kHz,幅度衰减到一半时频率约为40KHz,带宽约为80KHz。所制作信道为中心频率210kHz左右,带宽为80KHz的无源带通滤波器。要该通过信道实现通信,需要将话音/遥控信号调制为频率处于通频带中的已制信号,再在出信道后用对应的解调方式进行解调,加功放弥补信道衰减,从而实现话音信号和遥控信号在该模拟信道中的单向通信。 2.2 方案比较幅度调制方案:其中发射机如图2-1 调幅发射机框图所示,接收机如图2-
6、2 调幅接收机框图所示。图2-1 调幅发射机框图图2-2 调幅接收机框图2、频率调制方案:其中发射机如图2-3 调频发射机框图所示,接收机如图2-4 调频接收机框图所示。图2-3 调频发射机框图图2-4 调频接收机框图文氏振荡器方案一:文氏振荡器方案二:文氏振荡器方案三:三极管功放方案一:三极管功放方案二:功率放大器方案一:功率放大器方案二:乘法器方案一:乘法器方案二:检波器方案一:检波器方案二:2.3 系统结构设计选用幅度调制方案:1、发射机部分:话音信号和遥控信号切换进入乘法器,用文氏振荡器产生约200kHz的载波对信号进行调制,调制信号经过功率放大器后进入信道,如图2-5 调幅发射机方案
7、图所示。图2-5 调幅发射机方案图所示2、接收机部分:信号从信道出来,经过二极管检波器进行解调,之后经过功率放大器进行放大,放大后的信号分路给扬声器或解码器,播放声音或显示指示灯,如图2-6 调幅接收机方案图所示。图2-6 调幅接收机方案图2.4 具体电路设计文氏振荡器:功率放大器:(LM386用proteus单独仿真)乘法器:检波器:输入信号文氏振荡器乘法器信道二极管包络检波输出3 制作及调试过程3.1 制作与调试流程乘法器:如图2-10 乘法器连接图中给了一个-4v的偏置电压,后来为了方便最后调试,在633的X2管脚加了一个抬升调制波包络的电位器,将-15V分压给X2管脚,调节包络厚度,波
8、形如图2-11 乘法器仿真波形图所示。图2-10 乘法器连接图图2-11 乘法器仿真波形图用了一个电位器去给-15V的直流稳压电源分压给偏置,调节电位器,使包络没有产生过调幅为止。文氏振荡器:先调节两个电位器使其产生一个频率为210K的左右的正弦波(信道中心频率为210K),再用一个电位器给输出分压,调节分压电位器使输出峰峰值为3V到4V左右。根据信道参数,振荡器的输出频率需要200kHz,其中选用C=250pF,根据式2-1可以求出,R=3.18kHz。文氏振荡器电路如图2-8 文氏振荡器图所示,输出波形如图2-9 振荡器仿真波形图所示。 (式2-1)图2-8 文氏振荡器图图2-9 振荡器仿
9、真波形图包络检波器:在二极管包络检波电路中,截频需略大于3.4kHz,根据式 2-2可以计算出RC4.7X10(-5)。得到的电路图如图2-12 包络检波连接图所示,波形如图2-13 包络检波仿真波形图所示。 (式 2-2)用式 2-2计算出了电容电阻大小后,解调总是会有失真和噪声。最后我把电阻替换成了电位器,一边调一边看仿真波形,发现可以解调出带有高频噪声的正弦波。等实物做出来再根据影响大小考虑要不要再加一个滤波器。图2-12 包络检波连接图图2-13 包络检波仿真波形图实际焊接中用电位器与固定电容并联,调节电位器使1/2piRC大概为信号发生器输出频率,解调后波形较细。低通滤波:调节电位器
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