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2019年全国大学生电子设计竞赛G题解决方案-双路语音同传的无线收发系统

2023-05-16

今天，今年的电赛的四天三夜的比赛时间已经结束了，理论上已经不可以做板了。。。

 

在这里分享一下我们做的G题的其中一个解决方案（我们做了三个方案），思路等等。

下面先说一下题目：

一、任务 
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。系统的示意图如图 1 所示。 

二、要求 
1. 基本要求 （1） 制作一套 FM 无线收发系统。其中，FM 信号的载波频率设定为
语音输出 A 
双路语音 分离处理 F M 解调 
语音输出 B 
语音输入 A 
FM 调制 
双路语音 同传合路 处理 语音输入 B 
G - 2 / 3 
 
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。 （2） 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。 （3） 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。 2. 发挥部分 （1） 要求设计制作的发射电路中FM 信号的载波频率能通过一个电压信号 ()C vt 进行调节，用来模拟无线通信中载波频率漂移的情况。电压信
号 () C vt单位电压调节载波频率产生的频率漂移量，由参赛者自行设
计。 
（2） 在保证系统能正确进行双路语音无线传输的前提下，通过 () C vt信号调
节FM信号的载波频率产生不小于300 kHz的漂移，要求调节时间 
不 超过 5s（秒）。 
（3） 在保证系统能正确进行双路语音无线传输的前提下，通过 () C vt信号调
节 FM 信号的载波频率，按照图 2 所示进行漂移，要求 FM 信号的载
波频率漂移范围 0 f 越大越好。 

 （4） 其他。 

三、说明 
（1） 系统输入的语音信号，可以由标准的信号源产生；解调的语音信号输 出应留有测试接口，以便示波器观测。 （2） 制作的 FM 发射电路应在发射天线端引出测试端口，以便测试。 
G - 3 / 3 
 
（3） 控制 FM 信号的载波频率漂移的外加电压信号 () C vt通过标准信号源
外部输入。外加的 () C vt信号为零时，FM 信号的载波频率漂移对应为
零。 

*****************************************************************************************************************************

*********************************************************华丽的分割线*****************************************************

这道题的难度，相对于前两年，可以说是比较难的。

虽然说是FM调制发射，但是基本不能用一般市场上的FM调制芯片：因为它要求你的载波为48.5M

同时，又是两路信号，怎么合并怎么拆分，这是一个问题。

其实我很菜，我能提供大概的方案，就是说，做这个方案，不是全部地方都能做到，但是能完成很多部分（已经经过我本人的测试__2019.08.12）。

方案：

首先这个做法简单粗暴，更加高级的做法就是用FPGA，对两路信号进行采样等等。

发射机：两路音频→市场上的FM发射芯片→混频器（输入48.5M作为本振）→滤波器→射频功放→发射

接收机：接收天线→滤波器→放大器→混频器（输入48.5M作为本振）→市场上的FM接收芯片→音频功放→喇叭

在这里解释一下为什么要这么做，以及这么做的缺点。

首先题目设置为48.5M就是为了不让我们能够使用现成的芯片发射

所以我们需要变频，用FM发射芯片，发射频率的97M的信号（这个频段符合一般的FM芯片发射频率范围之内）

然后跟一个48.5M的信号进行混频，这个48.5M可以用DDS或者PLL产生，跟相位没有关系，只需要这个频率就行。

这个时候混频器会输出一个  97-48.5=48.5  Mhz的信号，因为两路音频信号是携带在97M信号上面的，通过混频，相加减的作用，音频信号也会携带在48.5M的信号上，这个时候可以接滤波器，射频功放发射出去了。

接收端:用滤波器只选出空气中48.5M的信号，然后又跟一个48.5M的信号进行混频，就会输出一个97M的信号，而这个97M的信号是变频信号，当然可以用一般的收音机来接收。到这里，已经形成一个通路了。

至于指标上面的载波频偏，是在发射端的产生48.5M的dds或者pll这个地方，如果是DDS，可以用单片机对输入进来的方波进行采样，然后控制dds输出的频率，而这个就是频偏，如果是pll，比如ADF4351，可以稍微改动一下电路后接入这个芯片的VCO，当然，也可以进行AD采样然后通过代码控制。

至于指标上面的25K频偏，可以看看芯片的数据手册，选一个适合的就行。

经过我本人的实际电路的测试，发现可以正常通过音频。

当然，不得不说的一个缺点就是，这个办法，收音机上面不能分开出两路信号了。

在这里我也不知道为什么分不出，可能是因为语音信号经过了两次变频，出现了什么奇怪的问题了吧，也许还有其他办法可以分出来。

但是这个简单粗暴的方案，确实可以拿到很多分了，很多人都卡在了怎么把语音信号合并接收（如果有很强的老师直接上手帮忙的同学，当我没说。。。。）但是我这个信号是可以发射接收的。

唉，一起加油吧，少年！

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2019.08.15  更新日志：

今天成功搭出了简单的通信，就是双路信号混合输入然后接收部分分开。

上次发现不可以，可能是因为收音机的问题，换了一个FM接收芯片就可以了。

所以这个 先下变频  然后上变频的方案，是可以的，哈哈。

下面是部分电路：

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