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1、国家国家电电工工电电子子实验实验教学中心教学中心电电子系子系统课统课程程设计设计 设设 计计 报报 告告设设计计题题目目： 模模拟拟单单工工通通信信系系统统学学 院：院：电子信息工程学院专专 业：业：通信工程学生姓名：学生姓名：学学 号：号：任课教师：任课教师：2013 年年 7 月月 16 日日国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告目 录1 设计任务要求 .1 2 设计方案及论证 .2 2.1 任务分析.2 2.2 方案比较.2 2.3 系统结构设计.9 2.4 具体电路设计.10 3 制作及调试过程 .13 3.1 制作与调试流程.13 3.1 制作与调试流程.19 3.2 遇到
2、的问题与解决方法.19 4 系统测试 .19 4.1 测试方法.19 5 系统使用说明 .20 5.1 系统外观.20 6 总结 .20 6.1 本人所做工作.20 6.2 收获与体会.20 6.3 对本课程的意见与建议.21 7 参考文献 .21国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告11 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
3、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
4、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，国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告2两端相应指示灯点亮。（2） 增加其他有意义的功能。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
5、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 210kH
6、z 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：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 2-2 调幅接收机框图所示。国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告3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 调频发射机框图国家电
7、工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告4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：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告5文氏振荡器方案三：三极管功放方案一：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告6三极管功放方案二：功率放大器方案一：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告7功率放大器方案二：乘法器方案一：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告8乘法器方案二：检波器方案一：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告9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
8、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 调幅发射机方案图所示。国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告10!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：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告11功率放大器：（LM386 用 proteus 单独仿真）乘法器：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计
9、报告12检波器：国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告13输入输入 信号信号文氏振文氏振 荡器荡器乘法乘法 器器信道信道二极管二极管 包络检包络检 波波输输 出出3 制作及调试过程3.1 制作与调试流程乘法器：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，波形如图 2-11 乘法器仿真波形图所示。国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告14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
10、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。国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告15（式 2-1）图 2-8 文氏振荡器图图 2-9 振荡器仿真波形图包络检波器包络检波器：在二
11、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 包络检波国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告16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
12、出频率，解调后波形较细。低通滤波低通滤波：调节电位器后使解调后的信号高频成分少。功率放大器：功率放大器：通过所设电位器以分压方式调节运放输入电压，改变输出电压，起到调节增益的作用。国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告17应在实物完成后根据解调出的方波幅度进行调节。其中功率放大器连接如图 2-16 功率放大器连接图所示，波形如图 2-17 功率放大器仿真波形图所示。图 2-16 功率放大器连接图图 2-17 功率放大器仿真波形图编码解码编码解码:PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，V
13、T 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。PT2272 对从 Din 端子送入的信号进行解码。所送入的编码波形被译成字码，它含有码地址位，数据位和同步位，解码出来的地址码与所设置地址输入国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告18端进行比较。PT2262 内置振荡回路,通过在 OSC1 和 OSC2 端外接一个电阻可构成一个精密的振荡器。为确保 PT2272 能正确地对接收到的波形解码，要求 PT2272 的振荡频率与 PT2262 的频率相匹配。根据振荡频率计算表达式如式 2-3，计算出 PT2262 振荡电阻选为 1.2M 欧，PT2272 振荡电阻选为 200K 欧。
14、（式 2-3）KHzkRfosc)(161000 编码器与解码器的连接电路图分别如图 2-18 编码器连接图和图 2-19 解码器连接图所示。图 2-18 编码器连接图图 2-19 解码器连接图国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告193.1 制作与调试流程首先按照电路图将各单元在面包板上进行连接，并且使用信号发生器与示波器进行测试，当测试成功之后再将各个单元焊到电路板上。具体的焊接顺序是首先是信道，之后模拟部分的顺序是发射机功率放大器、接收机功率放大器、文氏振荡器、前置放大器、乘法器、检波电路、音频输入口和扬声器，数字部分的顺序是编码器、解码器、脉冲整形、开关和发光二级管。在调试文氏振荡器的时候，我们将载波频率调制信号的中心频率 210kHz上。在各个部分都调试成功之后，先将模拟部分与信道连通并进行调试。然后将数字部分不通过调制与信道直接接通进行调试。然后再将数字部分通过信道传输，发现衰减十分严重，于是将数字部分的编码器输出接入乘法器进行调制，利用开关进行控
