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【我的毕设作品】+双路语音同传的无线收发系统
阅读: 2005 |  回复: 5 楼层直达

2019/08/24 14:59:36
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薛定谔的小兔子
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士兵

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题目:设计制作一个双路 语音 同传 的无线收发 系统 实现在一个信道上 同时 传输 两路 话音 信号 。

其中 FM 信号 的载波频率设定为48.5MHz,相对误差的绝对值不大于1‰;峰值频偏不大于25kHz;天线长度不大于0.5m

通过FM 无线收发系统任意传输一路语音信号A 或者B,语音信号的带宽不大于3400Hz。要求无线通信距离不小于2m,解调输出的语音信号波形无明显失真。

通过FM 无线收发系统同时传输双路语音信号A 和B。要求无线通信距离不小于2m,解调输出的双路语音信号波形无明显失真

此装置为双路语音同传的无线收发系统,图一是接收装置,图二是发送装置,利用频谱搬移的方法实现在一个信道上同时传输两路话音信号,两路信号可以同时传送并不产生干扰,其中FM信号的载波频率特定设置为48.5MHz。在本设计中,主要由发送和接收两部分构成,发送部分主要由LPF电路、AM副载波调幅电路、主调频电路以及功率放大电路构成;接收部分由混频电路、选频放大电路、解调电路、本振源电路、信号处理电路以及FPGA采集电路、STM32单片机处理以及显示电路构成,可以实现通信距离大于2m,双路语音同传并且不失真,在手动改变外部VCO值时,频率能快速跟踪。

设计制作一个双路语音同传的无线收发系统,实现在一个信道上同时传输两路话音信号,本系统分为发射和接收两部分,主要难点在于两路信号同时传输并且不失真和快速跟踪两个部分。

无线干扰的产生是多种多样的,原有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、小区重叠、环境、电磁兼容(emc)等,都是无线通信网络射频干扰产生的原因,工作于不同频率的系统间的共存干扰,本质上都是由于发射机和接收机的非完美性造成的。通常,有源设备在发射有用信号的同时,由于器件本身的原因和滤波器带外抑制的限制,在它的工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号,这些信号落到其他无线系统的工作频带内,就会对其形成干扰。

AB语音信号在双路同传时,如果不经过处理则可能产生两路串扰现象,二是解决两路同传时频率跟踪的问题,为了解决干扰现象,本系统采用频谱搬移的方法使得一个信道内可以传不同的频率的语音二不产生干扰。

方案一:时分复用:时分复用(TDMTime-division multiplexing)就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙),并将这些时隙分配给每一个信号源使用。可以用射频开关将两路语音信号进行快速切换,但是也要考虑电路中的电容,需要做一部分移相电路等作为开关频率的补偿等等。

方案二:频谱搬移方法,频谱搬移是指在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端, 便于天线发送或实现不同信号源,不同系统的频分复用。

经验证得,采取方案二,只要将B信号做AM调制,利用频分复用的方法就可以实现一个信道上多个语音信号传输,然后在接收部分做解调和滤波把原信号还原出来。

本系统的设计中采用了三块单片机以及一块FPGA作为控制电路

在发送部分,一个单片机主要用于产生60khz的副载波信号,另一个单片机用于控制MB1504产生调频波并发送。

在接收部分主要用FPGA采集经过比较器的方波信号,从而减轻单片机的负担,再与STM32进行通信,当发射部分手动调整VCO时,会在48.5M的载波频率上产生频率偏移,单片机可得到一个偏差量则可形成闭环,这个偏差量经过PID调节自动根据变化改变AD9959输出的本振源频率,从而实现频率跟踪。

在进行测试时之前,确保各部分电路连接无误

1)其中如果要想达到系统要求频率跟踪范围越大越好,则在带通滤波器的选频段的衰减就不能太大,以免影响调幅电路;

2)根据电路的实际情况,可以得到只有A信号在8mvB信号在200mv时波形输出没有明显失真;

3)在调试过程中经常会出现模块单独使用可以使用,但是结合前后电路以后,效果往往不好,应该考虑阻抗匹配、隔直通交等问题

误差分析:

(1)在调试过程中别的组别的信号会产生干扰,所以在调试过程中可以避开48.5MHz的中心频段,采用别的频段做测试

(2)空气中有很多别的电磁信号产生的干扰

(3)电路连接方面没有共地,测试方法不当,都会引入不同程度的干扰,使得系统不稳定

不足和改进:

(1)电路中应该避免出现太多杜邦线测试接口

(2)整个系统应该固定在木板上,减少各种偶然因素

(3)系统中采用FPGA作为方波的采集点,FPGA采集速度很快,但却未能做到用FPGA控制AD9959频率修正,必须和STM32单片机做通信,从而控制AD9959产生相应的频率偏移量做回馈,使得整个系统的速度不够匹配,无法做到快速的频率跟踪

(4)在信号解调时,产生了干扰信号,AB信号互相干扰,使得波形在一定的频段失真严重

(5)接收部分由于解调出来的波形有略微的失真,在经过比较器以后由于其中混杂了一部分别的信号,使得FPGA无法采集当前频率,解决方法是在单片机输入采集口并联一个电容到地,但是这个电容的取值非常关键,混杂了大频率信号则用小电容,小频率的信号用小电容

(6)阻抗匹配的问题,有些运放输出波形很好,但是在接入下一级电路后,幅度严重衰减或者波形失真,很大一部分问题来源于没有隔直或者匹配问题。

由于以上的不稳定因素,使得本次系统只是完成了基础部分,频率跟踪可以完成,但是达不到发挥部分的指

1.2.1电源模块

方案一:高压差线性电源,例如:78XX系列电源,输出电源纹波小,但是输入电源必须达到一定压差才能正常工作;

方案二:低压差线性电源,例如:TPS7A4700,输出电源纹波小,但是电流输出能力不大,不能大电流输出;

方案三:采用TPS5430芯片开关电源,电流输出能力强,但是噪声系数较大;

1.2.2选频放大电路

方案一:采用分立元件3SK228三极管选频放大电路,通过外围元器件,调节其选频的带宽,利用谐振选频进行放大,在一定的频率范围内

线性度很高,但是电路是分立元器件,电路容易自激,在100M范围内增益不足10dB

1.2.3滤波器设计以及比较

方案一:对于高频信号则应该采用LC滤波器这样衰减比较小,性能比较好,本系统中除了带通滤波器参数设计以外还用到一部分低频信号的滤波器,如果采用RC滤波器,效果不佳,通频带很宽,无法达到题目要求;

2019/08/25 19:40:46
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gxg1122
电源币:1522 | 积分:12 主题帖:167 | 回复帖:1619
LV10
司令
这个误差是挺小的。不错
2019/08/27 14:37:26
3
yujunice
电源币:145 | 积分:22 主题帖:3 | 回复帖:73
LV4
连长
电路中应该避免出现太多杜邦线测试接口
2019/09/01 20:15:22
5
薛定谔的小兔子
电源币:0 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:0
LV1
士兵
白色的线都是供电口,少部分杜邦线是比如AD9959的控制线,还有一部分测试线
2019/08/27 16:22:10
4
其乐518
电源币:469 | 积分:4 主题帖:2 | 回复帖:154
LV5
营长

这个线太多了,太长了,而且都外露,所以干扰非常大,建议线尽量短点,板外围加屏蔽罩

2019/09/01 20:16:32
6
薛定谔的小兔子
电源币:0 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:0
LV1
士兵
屏蔽罩没买的起,只要旁边有仪器就会有干扰,
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