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频分复用专题设计 通信与信息工程学院 通信工程实验室 一.设计目的 通过本专题设计，掌握频分复用的原理，熟悉简 单复用系统的设计方法。把理论与实践结合起来，从 而提高学生的工程实践能力和实际动手能力。 二.专题设计要求与指标 设计一个调制、解调系统，将12路语音信号调制到 电缆上进行传输。如图1所示。其传输技术指标如下： a) 语音信号频带300Hz～3400Hz 。 b) 电缆传输频带60KHz～156KHz 。 c) 传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90％ 。 d) 电缆传输端阻抗600Ω，电缆上信号总功率（传输频 带内的最大功率）不大于1mW。  e) 语音通信接口采用4线制全双工。 f) 音频端接口阻抗600Ω，标称输入输出功率为0.1mW。 g) 滤波器指标：规一化过渡带1％，特征阻抗600Ω，通带衰耗1dB，阻带衰耗40dB（功率衰耗），截 止频率（设计者定）。 h) 系统电源：直流24V单电源。 三.设计原理 “复用”是一种将若干个彼此独立的信号合并为一 个可在同一信道上传输的复合信号的方法。比如,在 电话系统中,传输的语言信号的频谱一般在300~3400 Hz内。为了使若干个这种信号能在同一信道上传输, 可以使它们的频谱调制到不同的频段,合并在一起而 不相互影响,并能在接 收端彼此分离开来。 常见的信道复用采用按频率区分或按时间区分信号。 频分复用（FDM）是按频率分割多路信号的方法，即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段，每路信号占据其中的一个频段。在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。 时分复用（TDM）是按时间分割多路信号的方法，即将信道的可用时间分成若干顺序排列的时隙，每路信号占据其中一个时隙。在接收端用时序电路将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。 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2所示。　　 图2 频分复用原理框图 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。 　 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。 频分多路复用的特点 频分多路复用系统的优点: 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。如图3所示。 图3 载波通信连接示意图 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，因而在频分多路复用系统中对系统线性的要求很高。频分复用的频谱结构如图4所示。 合理选择载波频率fc1、fc2 、… 、fc