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1、电子科技大学通信学院综合课程设计报告传输专题设计（频分复用） 班 级 2011级通信10班 学 生 汪辉 学 号 2011019100013 教 师 饶力 一、设计名称 传输专题设计（频分复用）二、设计目的要求学生独立应用所学知识，对通信系统中的典型部件电路进行方案设计、分析制作与调测电路。通过本专题设计，掌握频分复用的原理，熟悉简单复用系统的设计方法。三、设计思想每路话音信号带宽为3003400Hz，取4kHz作为标准带宽；而电缆传输频带60kHz156kHz,即带宽为96kHz。 由于是全双工,96kHz的带宽正好可容纳24路信号（AB，12路,BA，12路）在一个信道上传输。4、 系统原
2、理 各路信号m(t)首先由低通滤波器进行限带，限带后的信号分别对不同频率的载波进行线性调制，形成频率不同的已调信号。为了避免已调信号的频谱交叠，各路已调信号由带通滤波器进行限带；再利用加法器把3路信号加在一起,合成一个前群，12路信号形成4个前群，利用加法器将这四个前群加在一起，形成多载波信号，在共享信道上传输。收端, 为了使发送方不至于收到自己发出的信号，由混合线圈接收, 经过带通滤波器滤波,相干解调,低通滤波,再经过放大器放大,得到解调信号。1、频分复用原理 在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带
3、宽，就可以采用频分复用的方法。在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输。系统原理如图2所示。以线性调制信号的频分复用为例。在图2中设有n路基带信号， 图2 频分复用系统组成方框图为了限制已调信号的带宽，各路信号首先由低通滤波器进行限带，限带后的信号分别对不同频率的载波进行线性调制，形成频率不同的已调信号。为了避免已调信号的频谱交叠，各路已调信号由带通滤波器进行限带，相加形成频分复用信号后送往信道传输。在接收端首先用带通滤波器将多路信号分开，各路信号由各自的解调器进行解调，再经低通滤波器滤波，恢复为调制信号。发送端 由于消息信号往往不是严格的限带信号
4、，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调制信号频率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，还应考虑到传输过程中邻路信号的相互干扰，以及带通滤波器制作的困难程度。因此在选择各路载波信号的频率时，在保证各路信号的带宽以外，还应留有一定的防护间隔，一般要求相邻载波之间的间隔为 式中为已调信号的带宽，为防卫间隔。接收端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
5、号。2、SSB调制原理 在多路载波电话中采用单边带调制频分复用，主要是为了最大限度地节省传输频带。产生单边带信号最直观的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器，保留所需的一个边带，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。此方法称为滤波法。它是最简单的也是最常用的方法。边带可取上边带，也可取下边带。滤波法原理图如图4所示，图中为单边带滤波器的传递函数。图4 用滤波法形成单边带信号在我们的设计中，每路电话信号限带于300-3400Hz,语言信号的频谱如图5所示。单边带调制后其带宽与调制信号相同。为了在邻路已调信号间留有保护频带，以便滤波器有可实现的过渡带，通常每路话音信号取4KHz作为标准频带。由题目
6、所给,电缆传输频带60KHz156KHz,带宽96KKz。 由于是全双工,96KHz的带宽正好可容纳24路信号,即 AB，12路,BA，12路。它们在一个信道上传输,这样就充分利用了信道资源。3、 多级调制原理 多级调制是指在一个复用系统内，对同一个基带信号进行两次或两次以上同一种方式的调制。 由于一次调制的方式不能达到归一化过渡带给定的指标，这时可以采用多级调制的方法。根据课题给出条件,采用二次调制。第一次用：12KHz,16KHz,20KHz调制形成前群。五、设计指标设计一个频分复用调制系统，将12路语音信号调制到电缆上进行传输，其传输技术指标如下：1. 语音信号频带：300Hz3400H
7、z。2. 电缆传输频带：60KHz156KHz。 3传输中满载条件下信号总功率不低于总功率的90。 4电缆传输端阻抗600，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600，标称输入输出功率为0.1mW。（一路信号）7 滤波器指标：规一化过渡带1，特征阻抗600，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。6、 系统框图A - B传输：其中各个滤波器截止频率如下：(单位HZ)LPF 4kBPF1 12k 16kBPF2 16k 20kBPF3 20k 24kBPF4 60k
8、72kBPF5 72k 84kBPF6 84k 96kBPF7 96k 108kB - A 传输：其中各个滤波器截止频率如下：(单位HZ)LPF 4kBPF1 12k 16kBPF2 16k 20kBPF3 20k 24kBPF4 108k120kBPF5 120k132kBPF6 132k144kBPF7 144k156k传输在信道上的频带为60k 156k接收框图：以B端接收为例，为方便起见，只画出前3路信号如上图所示,发送端插入一个导频将接收到的信号通过一个通带为60kHZ156kHZ的BPF，再通过SSB解调器，将位于高频的信号解调到基带，第1路信号用LPF滤得，第2路到第12路用BP
9、F滤得，每路信号再经放大即得原始信号。BPF 60k156kLPF 4kBPF1 4k 8k BPF2 8k 12kBPF3 12k 16kBPF4 16k 20kBPF5 20k 24kBPF6 24k 28kBPF7 28k 32kBPF8 32k 36kBPF9 36k 40kBPF10 40k 44kBPF11 44k 48k七、各个具体部分（基于MATLAB的simulink模块仿真） 1、产生调制载波：石英晶体是SIO2的结晶材料，具有非常稳定的物理特性。如果忽略电阻r，晶体谐振器两端呈现的阻抗为纯电阻，它有两个谐振频率点，即串联和并联谐振频率点。串联谐振频率为f1=，而并联谐振频
10、率为f2=f1（1+c1/2*c2）。此处采用并联型基音晶振电路，如下图： 晶体振荡器原理图 因此设定特定的电容和电感值可以产生20kHZ(可以是任意的)的参考频率。然后采用频率合成方法产生各个载波。通过设定相应的N可以得到所需要的载波频率。 频率合成器图 2、插入导频与锁相环提取导频电路（此处窄带滤波器就相当于一个锁相环）： 插入导频发射接受原理图 导频插入电路图 3、调制电路： SSB调制电路图 MATLAB的调制仿真框图 4、解调电路： SSB只能采用相干解调。 SSB解调电路图 MATLAB简单解调仿真框图 5、加法器电路： 加法器原理图实际加法器电路如图： 加法器电路图 一次群加器电
11、路图 二次群加器电路图 MATLAB加法器仿真框图6、 分压电路： 分压器电路图 Uo = 24 * R2 / (R1 + R2) V , Uo为分压后所需的电压R1,R2根据需要设置; R3,R4等以此类推。 MATLAB分压器仿真框图 7、放大器电路： 集成运放原理图 MATLAB放大电路仿真框图 8、四二线转换电路： 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16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15所示。混合线圈原理是一个平衡电桥,
12、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。 四二线转换电路原理图 线圈等效原理图 四二线转换电路图 MATLAB四二线转换仿真框图6八、补充的SSB调制解调在MATLAB中的仿真（代码）预先设计的滤波器：LPF:HSSB:1、调制程序function myfun()%采用滤波法产生SSB信号Fs=44100;%采样频率44100HZk1=input(k1=);%调制信号的参数k1fc=20000;%载波频率设定为20000HZ；Fc=2000;%调制信号的频率t=0:1/Fs:1;%采样时间m=k1*sin(2*pi*Fc*t);%产生调制信号subplot(2,1,1);plot(m);xlabel(时间t);ylabel(调制信号m（t）
