频分两路复用系统设计

目录

一、设计原理 (2)

2.1 频分复用的概述 (2)

2.2 频分复用原理 (2)

2.3频分复用的的特点与优点： (5)

二、设计流程图 (6)

三、单元电路设计 (7)

1、调制电路 (7)

2、解调电路 (7)

3、加法器电路 (8)

4、滤波电路 (9)

5、电源电路 (10)

四、System View仿真及仿真原理结果分析 (11)

五、总结及实习心得 (15)

总原理图 (16)

参考文献: (17)

一、设计原理

2.1 频分复用的概述

频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)。

频分复用是利用各路信号在频率域不相互重叠来区分的。若相邻信号之间产生相互干扰，将会使输出信号产生失真。为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率fc1, fc2, …, fcn，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护间隔。若基带信号是模拟信号，则调制方式可以是DSB、 AM、SSB、VSB或FM等，其中SSB方式频带利用率最高。若基带信号是数字信号，则调制方式可以是ASK、FSK、PSK等各种数字调制。

2.2 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，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。如图1.2所示。

图1.2频分复用组成框图

(1)发送端

由于消息信号往往不是严格的限带信号，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fm 的频率都相等。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，为了防止邻路信号间的相互干扰，还应留有一定的保护频带，即fc(i+1)=fci +(fm+fg) ,i=1,2….n 其中: fc(i+1) 与 fci分别为第i+1 路

与 i路的载频频率;fm 每一路调制信号的最高频率,本设计中为3400Hz;fg 邻路间保护带。

（2）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号。

分别对发送端和接收端进行原理分析：

1、发送端

由于消息信号往往不是严格的限带信号，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角频率，为了分析问题的方便，这里我们假设各路的都相等。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，为了防止邻路信号间的相互干扰，还应留有一定的保护频带，即

其中:与分别为第路与路的载频的频率;

每一路的最高频率;

邻路间保护频带。

邻路间的保护频带越大，则在邻路信号干扰指标相同的情况下，对带通滤波器的技术指标的要求就可以放宽一些。但这时占用的总的频带就要加宽，这对提高信道复用率不利。因此，实际中，通常提高带通滤波器的技术指标，尽量减小邻路间的保护频带。

各路已调信号相加送入信道之前，为了避免它们的频谱重叠，还要经过带通滤波器。在信道中传送的路信号的总的频带宽度最小应等于

2、接收端

在频分复用系统的接收端，首先用带通滤波器将各种信号分别提取，然后解调，再经低通滤波后输出。

2.3频分复用的的特点与优点：

（1）优点

信道复用率高，分路方便，因此，频分多路复用是目前模拟通信中常采用的一种复用方式，特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。

（2）主要问题

频分多路复用中的主要问题是各路信号之间的相互干扰，即串扰。引起串扰的主要原因是滤波器特性不够理想和信道中的非线性特

性造成的已调信号频谱的展宽。调制非线性所造成的串扰可以部分地由发送带通滤波器消除，但信道传输中非线性所造成的串扰则无法消除。因而在频分多路复用系统中对系统线性的要求很高。合理选择载波频率，并在各路已调信号频谱之间留有一定的保护间隔，也是减小串扰的有效措施。

二、设计流程图

根据设计要求，两路调制信号频率为300—3400HZ，分别用196KHZ、384KHZ的载波进行调制，为此，调制信号较少，不必用群结构的多重调制，系统框图如2.1所示：

图如2.1 频分复用总设计框图

预滤波器为了限制已调信号带宽，300~3400HZ的语音学信号，预滤波器设为4KHZ的低通滤波器，第一路双边带调制信号为192KHZ，通过带通滤波器去上边带，一路调制频率为192.3~196KHZ,同理第二路调制信号频率为384.3~387KHZ,两路调制信号通过一个多路加法器，在一条信道上传输。

在接收端，首先通过频带分别为192.3~196KHZ、384.3~387KHZ的带通滤波器过滤出两路调制信号，对第一路调制信号乘以载波，192KHZ，还原出第一路信号，对第二路信号乘以载波信号384KHZ，还原第二路信号。从而实现频分复用。