2021大学生电子竞赛已经结束，你准备好了吗？

2021年大学生电子竞技赛已经结束。下面对E题进行分析。

–在文末获取试题

一、任务

设计和制造在同一信道上执行混合数模信号传输的无线收发器。其中，数字信号是由0到9的四个数字组成的一组；模拟信号为语音信号，频率范围为100Hz~5kHz。采用无线传输，载波频率范围为20~30MHz，信道带宽不大于25kHz，收发器之间最短传输距离不小于100cm。

收发器的发射端完成数字信号和模拟信号的合路处理，在同一信道上调制发射。

收发器的接收端完成接收和解调，将数字信号和模拟信号分离。数字信号用数码管显示，模拟信号用示波器观察。

二、要求

1. 基本要求

(1）实现模拟信号传输。模拟信号为100Hz~5kHz的语音信号，要求接收端解调的模拟信号波形无明显失真。仅传输模拟信号时，接收端数显处于关闭状态。

（2）实现数字信号传输。首先输入一组0到9的4个数字，在发送端存储并显示，然后按发送键连续发送数字信号。数字信号被解调在接收端，信号由4个数码管显示，开始发送到数码管显示器所需的响应时间不超过2秒，当发送方按下停止按钮时，数字信号传输结束，显示器显示同时在发送方清除发送的号码，等待键入新号码。

（3）实现数模信号的混合传输。任意输入一组数字，与模拟信号混合调制传输。要求接收端正确解调数字信号和模拟信号，数字显示正确，模拟信号波形无明显失真。

（4）收发器的信道带宽不大于25kHz，载频范围为20~30MHz。要求收发器可以设置不少于3个载频，具体载频是由自己决定的。

2. 播放部分

(1）发送端停止数字信号传输后，延迟5秒后接收端数字显示会自动关闭。

（2）在满足基本要求的前提下，收发器发射端的功耗越低越好。

（3）在满足基本要求的前提下带通滤波器截止频率 db，将收发器发射的模拟信号的频率范围扩展至50Hz~10kHz。

（4）其他。

三、说明

（1）数字和模拟信号必须先经过合路电路处理，然后在同一个通道上调制传输。调制方式和调制程度自行决定。输出端要预留观察口组合电路的末端 示波器观察组合信号的波形变化。

（2）收发器的发射器和接收器之间必须没有接线。

（3）发射机与收发器天线的连接采用SMA插头，发射机为F（母）头，天线端为M（公）头。天线的长度应不超过 1 米。

(4）收发器的发射器和接收器由单节电池供电，发射器的供电电路应有供电电压和电流的测试端口。

（5）对讲机载波频率的选择应尽量避免环境无线电波的干扰。

（6）本专题中的通道带宽是调制信号的-40dB带宽，通过频谱分析仪测得，具体见下图。

主题分析和程序设计

本课题是比较完整的无线收发系统，需要模拟信号和数字信号的同声传译。

根据标题中对模拟信号传输要求的描述，模拟信号采用模拟传输方式。待传输的模拟信号的频率范围为50Hz~10kHz。如果使用 AM 调制，则所需的通道带宽为 20kHz。

要传输的数字信号是4位十进制数，加上数据帧的同步头和校验码等冗余信息，要传输的比特数不能超过40。标题中还规定时间从开始传输到终端显示器的时间不超过2秒，因此实际传输比特率可以低至20bps。根据香农定理，只要信道的信噪比不是极差，数据传输所需的信道带宽极窄，与模拟信号相比几乎可以忽略不计。

标题指定的通道带宽为25kHz，模拟信号占据中间20kHz，两边各留出2.5kHz带宽。放置以上数字频道就绰绰有余了。因此，可以在 10kHz~12.5kHz 之间选择一个子载波频率（例如 11.2kHz，即 10kHz 和 12.5kHz 的几何平均值），调制为一个数字信号 这个子载波得到一个数字调制信号（最简单的调制方法是 OOK 调制）。

最后将数字调制信号和模拟信号进行叠加，叠加后的混合信号通过AM调制对载波进行调制，然后经过放大发送到天线进行传输。整体光谱结构如下：

使用该方案的电路结构如下图所示。

在这个方案中，区分两个信号的滤波器是关键。

对模拟信号低通滤波器的要求是：在数字信号的副载波频率附近有足够大的衰减，在12.5kHz处的衰减应大于40dB。根据这两个要求，使用高阶椭圆滤波器并将滤波器的第一个零频率设计在数字信号的副载波频率附近是更好的选择。例如带通滤波器截止频率 db，使用带内波动0.5dB的7阶椭圆低通滤波器，在11.2kHz（数字副载波频率）和大于12.处的衰减可以达到5kHz。大于 45 分贝。

带通滤波器对数字信号的要求是：在10kHz和12.5kHz处要有足够的衰减。由于数字信号的带宽极低，最容易级联多个点通滤波器。例如，如果级联使用三个中心频率为11.2kHz、Q值为25的点通滤波器，它们的总带宽约为20Hz。在 10kHz 和 12.5kHz 时衰减约为 45dB。

接收部分是典型的超外差接收机结构，其中模拟信号接收与普通AM接收机基本相同。

中间放大电路应具有AGC功能，以保证在接收条件发生变化时输出信号的幅值变化不大，以便于后续的数字信号解调。

数字接收部分的解码器结构随调制方式的不同而不同。如果是OOK调制，经过带通滤波器后的信号幅度为基带信号的1和0，只要经过比较器整形就可以送微处理器解码。如果是其他调制方式，则可能需要将子载波恢复为同步信号，然后进行同步解码。

显然，对于本课题中两个信号的带宽一宽一窄的情况，只要频谱安排得当，上述混合传输方案是有效的，电路也比较简单。从题主给出的参数和基本要求1、解释1等条件，可以猜想似乎也是按照这个混合传输的方案来发题的。

获取测试题的入口：

文章来源:http://www.toutiao.com/a7033662302763139588/

感谢您的来访，获取更多精彩文章请收藏本站。