电子科大--课程设计

电子科技大学通信学院

《综合课程设计指导书》

传输专题设计（频分复用）

班级通信18班

学生李澳

学号22

教师饶力，刘镰斧

【设计名称】

传输专题设计（频分复用）

【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。

【设计思想】

每路话音信号带宽为300~3400Hz，取4kHz作为标准带宽；而电缆传输频带60kHz~156kHz,即带宽为96kHz。由于是全双工,96kHz的带宽正好可容纳24路信号（A－B，12路,B－A，12路）在一个信道上传输。

【系统原理】

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。在接收端, 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。

【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：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。

【系统设计框图】

A B传输(发送端):

图1 传输原理示意图（A至B）

其中各个滤波器的通带频率范围如下：

LPF 0 ~ 4kHz

BPF1 12kHz~ 16kHz

BPF2 16kHz ~ 20k Hz

BPF3 20kHz ~ 24kHz

BPF4 60kHz ~ 72kHz

BPF5 72kHz ~ 84kHz

BPF6 84kHz ~ 96kHz

BPF7 96kHz ~ 108kHz

B A 传输（发送端）：

图2传输原理示意图（B至A）

其中各个滤波器的通带频率范围如下：

LPF 0 ~ 4kHz

BPF1 12k ~ 16k

BPF2 16k ~ 20k

BPF3 20k ~ 24k

BPF8 108k~120k

BPF9 120k~132k

BPF10 132k~144k

BPF11 144k~156k

信号在信道上的传输频带为：60kHz ~ 156kHz

其中A→B传输所占用频带为：60kHz ~ 108kHz

B→A传输所占用频带为：108kHz ~ 156kHz

接收端原理示意图

（以B端接收为例，为方便起见，只画出了前3路信号）

图3 系统接收端原理示意图

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

60kHz:156kHz的带通滤波器，再通过相干解调器，将信号频谱搬移到基带。第

1路信号用LPF进行滤波，其余均通过BPF进行滤波，滤波之后每路信号再经过放大器进行放大即可恢复出原始信号。

下面分别对系统的各个组成部分进行详细介绍。

【系统具体功能实现电路】

一、载波产生电路

1、晶体振荡器产生正弦信号

设计时用晶体振荡器先产生基准正弦信号，再利用锁相环进行频率的合成，以产生设计所需的各种信号。

图4为基准信号产生电路。

图4 基准信号产生电路

2、频率合成器产生载频

在得到基本正弦信号之后，可以采用锁相式频率合成器来获得不同频率的载频。产生载频信号的电路示意图如下图5所示。

图5 锁相频率合成器基本框图

在环路锁定时，在上图5中，鉴相器两输入的频率相同，即

r d f f =

d f 是VCO 输出频率o f 经N 分频后得到的，即

/d o f f N = 所以输出频率

o r f N f =

设计中的锁相环电路可以用集成的频率合成器，如MC145106，其原理框图如图6所示：

图6 MC45146电路原理框图

经分频器输出的信号不一定满足信号的设计要求，可以再级联一个频率和成器，也可以用锁相环技术，其o in f M f =，则总的有：

/o in f M f N =

例如产生一个设计所需的12KHZ 的信号，则可以M=3,N=250。要产生实验中的其它信号与之类似。

二、 导频插入及提取

由于采用相干解调,就需要获得与发送端同频同相的相干载波对已调信号进行解调，也即需载波同步。解调载波的获取,是从发端发送的导频获得。

因为是抑制载波调制,所以在已调信号中不含有载波功率,就不能直接提取载波。可采用插入导频法, 发送端导频的插入,应插在信号功率为零的地方,这样便于提取。

插入导频法是在发送信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个称作导频的正弦波，在接收端就提取出这个导频作本地载波，用于同步解调（相干检测）。

导频插入电路的原理图如图7所示。

图7 发送端导频插入原理示意

由图7可知，()()sin cos o c c u t Am t a t a t ωω=-

在接收端，导频提取可采用窄带导频滤波器，或直接用锁相环来提取。 示意图如图8。

图8 接收端导频提取示意图

相应的表达式推导

经过低通滤波器后，即可恢复出调制信号s(t)。