数字-模拟信号混合传输收发机

背景是2021年举办的电子设计大赛题目，做个回顾为复试做准备

题目要求

• 设计并制作在同一信道进行数字-模拟信号混合传输的无线收发机。其中，数字信号由 4 个 0~9 的一组数字构成；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，收发设备间最短的传输距离不小于 100cm。收发机的发送端完成数字信号和模拟信号合路处理，在同一信道调制发送。

• 收发机的发送端完成数字信号和模拟信号合路处理，在同一信道调制发送。收发机的接收端完成接收解调，分离出数字信号和模拟信号，数字信号用数码管显示，模拟信号用示波器观测。

• 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，要求接收端解调后的模拟信号波形无明显失真。在只有模拟信号传输时，接收端的数码显示处于熄灭状态。

  （2） 实现数字信号传输。首先键入 4 个 0~9 的一组数字，在发送端进行存储并显示，然后按下发送键对数字信号连续循环传输。在接收端解调出数字信号，并通过 4 个数码管显示。要求开始发送到数码管显示的响应时间不大于 2 秒。当发送端按下停止键，结束数字信号传输，同时在发送端清除已传数字的显示，等待键入新的数字。

  （3）实现数字-模拟信号的混合传输。任意键入一组数字，与模拟信号混合调制后进行传输。要求接收端能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） 收发机的信道带宽不大于 25kHz，载波频率范围为 20~30MHz。要求收发机可在不少于 3 个载波频率中选择设置，具体的载波频率自行确定。

• 发挥部分

  （1）在发送端停止数字信号传输后，接收端数码显示延迟 5 秒自动熄灭。

  （2）在满足基本要求的前提下，收发机发送端的功耗越低越好。

  （3）在满足基本要求的前提下，收发机所传输的模拟信号频率范围扩展到50Hz~10kHz。

• 说明

  （1）数字和模拟信号必须先经过合路电路处理，然后在同一信道上调制传输，其调制方式和调制度自行确定。在合路电路的输出端应留有观测端口，用于示波器观测合路信号的波形变化。

  （2）收发机的发送端和接收端之间不得有任何连线。

  （3）收发机的发送端与天线的连接采用 SMA 接插头，发送端为 F（母）头，天线端为 M（公）头。天线的长度不超过 1 米。

  （4）收发机的发送端和接收端均采用电池单电源供电，发送端的供电电路应留有供电电压和电流的测试端口。

  （5）收发机的载波频率选取应尽量避开环境电波干扰。

  （6）本题目中信道带宽约定为已调信号的 -40dB 带宽，通过频谱仪进行测量。

拟定方案

• 调制解调方案

  模拟信号为 100Hz~5kHz 的语音信号，带宽不大于 25kHz，载波频率范围为 20~30MHz。经计算FM调制是达不到要求的，并且FM调制实现更复杂，所以采用AM调制。

• 数字信号生成

  接收端解调的信号是一个数字和模拟信号叠加的信号，为了尽可能减小误码率，采用二进制正负交替的不归零码，在接收端用0判决。

  

  正负信号通过stm32控制模拟开关，交替导通产生。

  

• 载波生成

  stm32控制DDS模块产生载波

• 加法器乘法器

  采用模电书上的基于运放的基础电路即可

• 供电选择

器件选型