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可复用SVPWMIP核的设计与实现

第10卷第6期2006年11月

电机与控制学报

ELE CTR IC M ACH I NE S AND CONTRO L

Vo l 10N o 6Nov .2006

可复用S VP WM IP 核的设计与实现

颜景斌1

, 周永勤1

, 于长胜1

, 杨贵杰

(1.哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150040;

2.哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:为了提高全数字交流伺服系统中各个功能模块的可复用性,缩短开发周期,分析了可复用IP 核的设计方法与准则,依据电压空间矢量脉宽调制原理,采用自顶向下的设计方法,给出了系数整定、扇区判断、时间计算与分配、数据锁存以及P WM 生成等模块的设计方法,实现了一种采用

FPGA 和可复用知识产权核(I P Core)相结合的全数字化速度伺服系统。仿真结果表明,该系统能够在8 s 内完成矢量控制算法,其电流环、速度环的采样频率可达到20k H z 以上,具有响应快速,调速范围宽等优点,此I P 核功能正确,可以作为一个独立的模块嵌入到全数字交流伺服系统中。关键词:空间矢量脉宽调制;可复用I P 核;FPGA

中图分类号:TM 34

文献标识码:A

文章编号:1007-449X (2006)06-0605-04

The design and i m ple m e ntation of t he reused SVP WM I P core

YAN Jing b in 1

, Z HOU Yong qin 1

, YU Chang sheng 1

, YANG Gui jie

(1.E lectr i ca l&E lectron ic Eng i neer i ng Co llege ,H arbi n U niversity of Sc i ence and T echno logy,H arb i n 150040,Ch i na ;

2.Dept .of E letrical Eng i nee ri ng ,H arb i n Instit u te of T echno logy,H arb i n 150001,Ch i na)

Abst ract :To enhance the reusability and reduce the develop m ent cycle ,the sche m e i m ple m ented w ith F i e l d Pr ogra m ab le Gate A rray(FPGA )and reused I P core i s proposed .The design m ethod and criterion are ana lyzed,and take t h e design of space vector P WM m odu le as the exa m ple .B ased on the princ i p le o f SVP WM,the functionalm odules such as sca ler ,sector fi n der ,ti m e calcu lati o n ,ti m e assi g nm en,t data latch and P WM generator ,wh ich are i m ple m ented adopti n g top to down desi g n m ethod ,the si m ulation and verificati o n based on FPGA are given .The si m ulation results verify the f u ncti o na lity ofm odu les ,and it can be used in the desi g n o f d i g italAC servo syste m.K ey w ords :SVP WM;reused I P core ;FPGA

收稿日期:2006-05-23;修订日期:2006-09-29

基金项目:哈尔滨市青年科学基金项目(2004AF QXJ 044);黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11513031)作者简介:颜景斌(1972-),男,博士研究生、副教授,从事电机驱动与控制的研究;

周永勤(1971-),男,硕士、副教授,从事电机驱动与控制的研究;于长胜(1971-),男,硕士、讲师,从事FPGA 技术应用的研究;

杨贵杰(1965-),男,博士、教授,从事一体化电机系统的驱动与控制的研究。

1 引言

近年,随着半导体技术的发展,特别是微电子工艺进入亚微米、深亚微米阶段后,在单芯片上已经能够集成整个电子系统,然而对更快、更便宜的产品的需求以及要求在竞争厂商之前将

产品推向市场是设计人员面临越来越大的上市时间的压力,这使传统的设计方法面临着严峻的挑战。据相关资料,电子设计能力明显落后于工艺发展的速度,而电子设计效率的提高75%来自I P 核的复用,25%来自EDA 工具、设计流程和设计方法的改进。因此在1997年的设计自动化会

议上,提出了I P 复用的概念,并且很快成为研究的热点

[1-2]

。现场可编程逻辑阵列(FPGA )是半

导体技术发展的产物,其作为一个灵活的设计平

台,在电机控制器、逻辑控制器、消费类电子产品以及通信系统中得到了广泛的应用。其相比专用标准产品(A SSP)和专用集成芯片(AS I C )具有成本低、开发周期短、执行弹性高、产品升级容易等优点。因此,FPGA 结合可复用的I P 核成为产品设计的最佳方案。

对于电机控制领域而言,同样面临着上述问题,如何快速高效的完成全数字电机控制器的设计,并将其产业化是所有厂商和设计人员所关心的。而作为交流伺服系统重要组成部分之一的空间矢量脉宽调制(SVP WM )技术相比传统的正弦波脉宽调制(SP WM )技术能明显减小逆变器输出电流的谐波分量,降低电机的转矩脉动,提高电压的利用率,并且易于数字化实现,现在已广泛应用于全数字电机控制系统中。因此,设计可复用的SVP WM I P 核具有非常大的实际意义。

本文以研制全数字电机控制系统为背景,给出了可复用I P 核的设计方法,并且重点介绍了全数字电机控制系统中SVP WM 模块的可复用设计,进行了软件仿真,并在FPGA 上进行了验证。

2 可复用I P 核的设计方法

IP 核,即通常所说知识产权,美国Dataquest 咨询公司将其定义为用于AS I C 、ASSP 和PLD 等当中,并且是预先设计好的电路模块。其作用是把一组拥有知识产权的电路设计集合在一起,构成芯片的基本单位,以供设计时搭积木之用。通常I P 核分为3类,即完成功能行为描述的软核(Softco re)、完成结构描述的硬核(H ardcore)和基于物理描述并且经过工艺验证的固核(Fir m core)。

复用并不是一个崭新的概念,在软件领域,很早就提出了复用的概念,如函数库等,这样可以使编程人员提高工作效率。20世纪末,为了摆脱设计能力发展缓慢这种困境,一些厂商提出了I P 核复用的概念,并且很快成为新兴的一个技术亮点[3-4]

。为了提高I P 核的可复用性,必须遵循以

下几个方面[5]

1)要遵守统一的代码编写规则和可综合的书写规范,以便使各个I P 核能够在任意EDA 工具上都能综合出正确的结果;

2)接口定义标准化,以方便各个I P 核之间的互

连,尽量将I P 核的接口部分和功能部分分开,以提

高设计的灵活性;

3)参数可配置,以满足各种不同的需求;4)提供尽可能详细的测试验证模型,以满足用户设计的需要;

5)交付文档应当书写规范、简洁,使用户能够在短时间内使用I P 核。

其典型的设计流程如下图1所示。

3 空间矢量脉宽调制(S VP WM )IP

核的设计

从电机角度出发的空间脉宽调制(S VP WM )技术比从电源角度出发的正弦波脉宽调制(SP WM )具有谐波分量小、转矩脉动低、电压利用率高等特点,并且控制简单,易于数字化实现。其与矢量控制相结合,在交流伺服系统中得到了广泛的应用。空间脉宽调制(SVP WM )是从三相输出电压的整体效果出发,利用逆变器各桥臂开关信号的不同组合,使逆变器输出电压空间矢量的轨迹尽量接近圆形,即使其产生的磁链轨迹接近圆形,从而使输出电流波形接近于理想的正弦波

[6-7]

。具体实现原理为:三相全桥六个开关可

以构成6个有效开关状态和两个零状态,通过8个状态的不同组合来构成定子电压矢量V *

s ref ,依据期望获得逼近圆形旋转磁场的要求,即磁链幅值应为恒定值,利用 = u 1d t 可得:

T s

0V *s ref

d t =

T k 0

V sk

d t+ T k +T k+1

T k

V s(k+1)d t+

T s

T k +T k+1

V s 0d t =V sk T k +V s(k+1)T k+1+T 0V s 0

(1)

其中:V sk 、V s(k +1)为开关状态矢量;T s 为P WM 周期;T k 、T k +1为相应的开关状态矢量的导通时间,T 0为零状态导通时间,可用下式求得

606电机与控制学报第10卷

T 0=T s

-T k -T k +1T k

3T s 2V DC V *s sin k !3-V *s ?cos k !

T k +1=

3T s 2V D C V *s ?cos (k -1)!3-V *s si n (k -1)!

(2)

其中k =1,2 ,6。由T k 、T k +1和T 0即可算出三相的导通时间,从而控制功率模块导通。图2为SVP

WM 模块的结构框图,可以看出SVP WM 模块主要包括两部分:接口模块和功能模块。

3 1 S VP WM 模块的接口描述

接口模块主要是为了满足I P 核复用设计的前两点要求,在其内部抽象出了I P 核的功能、面积、性能等相关的特征量,并将其参数化,以方便不同用户的使用。其中包含的参数可分为静态参数与动态参数,前者在I P 核编译时配置,不会产生冗余电路。而后者则在I P 核运行时配置,即包含了不同参数所对应的所有电路,因此,此种参数越多,表明I P 核功能越强,其所占的面积也就随之增大。

SVP WM 模块的静态参数有:opti m ize(表征是以时间还是面积为目标)、phasenum (电机的相数)、over m od(是否为过调制)以及B it N (数据位数)等;动态参数包括:syn (同步或者异步调制)、pwm t (P WM 波周期)、deadt(死区时间)、scaler(比例因子)等。

3 2 S VP WM 功能模块设计

SVP WM 的功能模块主要有:系数整定模块、扇区判断模块、开通时间计算模块、时间分配模块、数据锁存模块、P WM 产生模块和死区补偿模块。其中,系数整定部分是为了使SVP WM 模块具有更大的灵活性而设计的,将外部输入的不同数据宽度转化成模块内部固定的位数,这样大大提高了模块的通用性。

1)扇区判断模块此模块的主要功能是判断

电压空间矢量所在的区间,从而使不同的开关管导通。具体判断原则如下所述:

当U ?>0时,如果3U >U ?,则电压空间矢量在第一扇区;如果0<3U U ?,电压空间矢量在第三扇区。

当U ?<0时,如果3U 3U >U ?或者0<

3U <

-U ?时,电压空间矢量在第五扇区;如果3U >-U ?时,电压空间矢量在第六扇区。

2)开通时间计算模块此模块的主要功能是计算一个调制周期内各个开关器件开通的时间,以合成电压空间矢量,其是依据式(2)算出的。

3)时间数据分配模块此模块实现两个功能:

第一,在计算出两个相邻开关状态的保持时间后,还要进一步确定开关状态的切换顺序,从而减少电路中的谐波分量,总的原则为:①每一次开关动作只有一个功率器件的状态发生变化;②每个P WM 调制周期内,采用对称导通方式;③两个零状态保持时间相等,即T 7=T 8=T 0。从而得出各个扇区内开关的切换顺序,如第一扇区内为!71288217?,第二扇区为!73288237?等。

第二,将T k 、T k +1转换成三相导通时间T a 、T b 和T 0,从而输出给P WM 生成器以产生P WM 波。

4)数据锁存模块锁存模块的主要功能就是将输入的时间数据T a ,T b ,T 0锁存,直至状态机的当前工作周期结束,从而使状态机在工作状态时免受外部输入的影响,保证状态机按照设计要求完成P WM 波的输出。其由三个12位数据锁存器组成,load 信号为三个锁存器的锁存信号,其时序关系为:当l o ad 信号由0变为1时,锁存器输出内部锁存的数据,并且输入新的时间数据;当load 信号由1变为0时,锁存器输出端输出的数据不再改变,并且输入端不再接收数据;Load 信号由数据分配模块产生的分配完成脉冲donepulse 控制。

5)P WM 生成模块此模块的主要功能为将开关状态的保持时间转化为三相桥式电路中功率开关的触发信号。为了使程序更加强壮,采用M ea ly 型状态机来设计P WM 生成器。M ea ly 型状态机的输出不仅与前一个状态有关,还与输入状态有关。在采用空间矢量脉宽调制(SVP WM )时,一个P WM 调制周期内包含两个有效矢量和两个零矢量,并且考虑到异步调制情况,因此采用七个状态,如图3。以第一扇区为例,其波形如图4。

607

第6期可复用SVP WM I P 核的设计与实现

4 功能模块的软件仿真和FPGA验证

IP核的仿真是I P核设计中重要的一步,可以使设计者在软件环境下,来验证电路设计是否正确。其主要分为功能仿真和时序仿真两类。功能仿真在RTL层进行的仿真,不考虑时间延迟,只是验证电路功能的正确性;时序仿真又称为后仿真,是在电路已经映射到特定的工艺环境后,考虑了电路的路径延迟和门延迟,来比较电路的行为是否还能够在一定条件下满足设计构想。然而,只进行软件的仿真还不能保证设计的可靠性,通常还要进行硬件验证。本文采用M ode lsi m进行软件仿真,采用基于FPGA 的硬件平台对所设计的I P核进行验证,仿真波形如图5~7所示。利用X I LI N X公司提供的EDA工

具

I SE将veril o g HDL下载到FPGA中进行验证,采用异步调制模式,P WM载波频率为20k H z,死区为3 s,相电压波形如图8所示。

5 结语

I P核的复用可以降低研制成本、缩短开发周期、提高开发效率,因此具有广阔的前景。本文通过设计可复用的空间矢量脉宽调制(SVP WM)I P核,对I P核服用技术进行了一次有益的尝试。实验结果表明,该I P核功能正确,具有良好的复用性,具有较高的实用价值。

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(下转第617页)

608电机与控制学报第10卷

的正定性估计出区域;

3)设计输出镇定控制器式(8)。

4 结语

本文考虑了一类具有输入饱和的不确定非线性关联大系统及一类具有输入饱和的不确定非线性相似关联大系统的镇定问题,利用R iccati方程的变换形式和矩阵理论设计出一种区域分散鲁棒镇定控制器,并推广了相关文献的有关结果。进一步要研究的是具有输入饱和的不确定非线性关联大系统的输出反馈分散控制问题。

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617

第6期具有输入饱和的不正定关联系统分散控制

三路频分复用系统设计

***************** 实践教学 ******************* 兰州理工大学计算机与通信学院 2015年春季学期数字信号处理课程设计题目：频分多路复用系统的设计专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：

摘要频分复用是一种用频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被划分成很多个互不重叠的频率段（子通道），每路信号占据其中一个字信道，并且各路之间必须留有未被占用的频段（防护频带）进行隔离，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出来所需要的信号。本次以“频分多路复用系统的防真设计”为题目的《数字信号处理》课程设计，在MATLAB仿真环境为基础，利用STMULINK仿真工具，根据频分复用的原理，仿真频分多路复用系统。并设计必要的带通滤波器。低通滤波器，从复用信号中恢复所采集的语音信号。最后通过系统的仿真波形图对系统进行分析。通过本次《数字信号处理》课程设计，再次熟悉了频分复用的相关理论知识，对如何通过SIMULINK仿真工具进行系统仿真也有了更清晰的认识和掌握。关键词：频分复用；FFT；Matlab；频谱分析

目录一设计任务目的及要求 (1) 1.1设计目的及意义 (1) 1.2设计要求 (1) 二原理与模块介绍 (2) 2.1 频分复用通信系统模型建立 (2) 2.2 语音信号采样 (5) 2.3 语音信号的调制 (7) 2.4滤波器的设计 (8) 2.4.1 切比雪夫I型滤波器 (8) 2.5 信道噪声 (10) 三设计内容 (11) 3.1 设计流程图 (11) 3.2 语音信号的时域和频域仿真 (12) 3.2.1 信号的时域仿真 (12) 3.2.2信号频域仿真 (13) 3.3 复用信号的频谱仿真 (13) 3.4传输信号的仿真 (14) 3.5 解调信号的频谱仿真 (15) 3.6恢复信号的时域与频域仿真 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)

频分复用原理及其应用研究

2015届学士学位论文频分复用原理及其应用研究

频分复用原理及其应用研究摘要频分复用(FDM)是通信系统中信号多路复用方式中的一种，本质上是依据频率来分隔信道的。频分复用技术在当今通信领域有着很重要的地位。根据性质和特点的不同频分复用还可以被细分为传统的频分复用(FDM)和正交频分复用(OFDM)。本论文主要由以下几个部分组成。第一部分介绍频分复用基本原理，系统实现以及其应用特点；第二部分介绍正交频分复用的基本原理及DFT的实现；第三部分主要介绍在实际应用中当载波频率接近时，频谱会发生重叠，传统的频分复用解调效果容易出现失真，正交频分复用由于其载波的正交性特点,在频谱发生重叠时可以保证解调效果；最后通过MATLAB程序中的SIMULINK仿真图来表现正交频分复用的优越之处。关键词频分复用；正交频分复用；MA TLAB仿真

Frequency division multiplexing principle and its application research Abstract Frequency division multiplexing (FDM) is a kind of signal multiplexing mode in communication system, which is divided by frequency channel essentially. Frequency division multiplexing technology is very widely used in today's communication. Frequency division multiplexing can also be divided into the traditional frequency division multiple(FDM) and orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) depending on the nature and characteristics. This paper consists of the following parts. The basic principle of frequency division multiplexing, system implementation and its application characteristics are introduced in the first part . The basic principle of orthogonal frequency division multiplexing and its realization of DFT are introduced in the second part .Due to its characteristics ,orthogonal frequency division multiplexing can guarantee the demodulation compare with the traditional frequency division multiplexing when the carrier frequency is close to in the practical application, spectrum overlap happens ,which is introduced in the third part .Finally by SIMULINK of MA TLAB simulation diagram to show the superiority of the orthogonal frequency division multiplexing. Keywords Frequency division multiplexing; Orthogonal frequency division Multiplexing ;MA TLAB simulation

信号与系统课程设计报告材料

课程设计报告课程名称信号与系统课程设计指导教师设计起止日期学院信息与通信工程专业电子信息工程学生班级/学号成绩指导老师签字

目录 1、课程设计目的 (1) 2、课程设计要求 (1) 3、课程设计任务 (1) 4、课程设计容 (1) 5、总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (12)

1、课程设计目的 “信号与系统”是一门重要的专业基础课，MATLAB作为信号处理强有力的计算和分析工具是电子信息工程技术人员常用的重要工具之一。本课程设计基于MATLAB完成信号与系统综合设计实验，以提高学生的综合应用知识能力为目标，是“信号与系统”课程在实践教学环节上的必要补充。通过课设综合设计实验，激发学生理论课程学习兴趣，提高分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计要求（1）运用MATLAB编程得到简单信号、简单信号运算、复杂信号的频域响应图；（2）通过对线性时不变系统的输入、输出信号的时域和频域的分析，了解线性时不变系统的特性，同时加深对信号频谱的理解。 3、课程设计任务（1）根据设计题目的要求，熟悉相关容的理论基础，理清程序设计的措施和步骤；（2）根据设计题目的要求，提出各目标的实施思路、方法和步骤；（3）根据相关步骤完成MATLAB程序设计，所编程序应能完整实现设计题目的要求；（4）调试程序，分析相关理论；（5）编写设计报告。 4、课程设计容（一）基本部分（1）信号的时频分析任意给定单频周期信号的振幅、频率和初相，要求准确计算出其幅度谱，并准确画出时域和频域波形，正确显示时间和频率。设计思路：首先给出横坐标，即时间，根据设定的信号的振幅、频率和初相，写出时域波形的表达式；然后对时域波形信号进行傅里叶变化，得到频域波形；最后使用plot函数绘制各个响应图。源程序： clc; clear; close all; Fs =128; % 采样频率 T = 1/Fs; % 采样周期 N = 600; % 采样点数 t = (0:N-1)*T; % 时间，单位：S x=2*cos(5*2*pi*t);

光电子技术实验报告

《光电子技术实验》实验报告波分复用光纤传输系统王浩然无112011011202

1实验目的 ?了解WDM的特性及其简单应用； ?掌握WDM的复用方法，实现单纤单向和单纤双向的双波长复用和解复用； ?观察菲涅尔反射现象，了解其在光纤传输中的影响。 2实验原理波分复用技术是在单根光纤中传输多个波长光信号的一项技术。典型的波分复用的框图如下所示：图1:波分复用系统框图其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合在一起复用，并耦合到光纤线路中的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号解复用，并做进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。目前波长域的波分复用技术主要有三种：粗波分复用、密集波分复用和光频分复用。三者的区别是复用的信道的波长间隔不同。 3实验装置波分复用实验的光端机为视频光发射机和视频光接收机。实验装置包括视频光发端机三台，视频光接收机三台，摄像头三台，监视器三台，视频电缆6跟，高隔离度的WDM2只，的隔离度的WDM2只，OADM1只，固定光衰减器若干，法兰盘若干，可调衰减器2只。 4实验步骤 1.搭建两种波长分别为1310nm和1550nm的点到点的光纤传输系统，测量两种系统的接收机灵敏度，计算等效传输距离。 2.按照如下框图搭建单纤单向传输的波分复用系统，观察监视器上的图像，测量两种波长系统的接收机灵敏度，计算等效传输距离。

图2:单纤单向传输波分复用系统 3.按下图搭建单纤双向传输的波分复用系统，观察监视器上的图像，测量两种波长系统的接收机灵敏度，计算等效传输距离。图3:单纤双向波分复用系统 4.如下图所示，将发射端WDM的1310nm和1550nm的发送端接反，观察监视器上的图像。将接收端也接反，观察监视器上的图像变化。图4:单纤单向发射端反接 5.单纤单向传输时，如下图所示，发射端用隔离度较低的WDM，观察监视器上的图像变化。如果接收端用隔离度较低的WDM光茶监视器上的图像变化。图5:单纤单向发射端低隔离度WDM 图6:单纤单向接收端低隔离度WDM

基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计课程报告

百度文库 . 《电子产品辅助设计与仿真》课程考核报告基于MATLAB频分复用系统的研究与仿真设计完成日期2013年12月

目录 1引言 (1) 2课程设计要求 (2) 课程设计题目 (2) 课程设计目的 (2) 设计要求 (2) 3设计过程及原理 (3) 频分复用通信系统模型建立 (3) 频分复用通信系统理论原理 (4) 4 MA TLAB仿真 (5) 语音信号的时域和频域仿真 (5) 复用信号的频谱仿真 (6) 传输信号的仿真 (6) 解调信号的频谱仿真 (7) 恢复信号的时域与频域仿真 (8) 5体会与收获 (9) 参考文献 (10) 附录 (11)

1引言 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室MATLAB工作界面）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

软件体系结构课后习题参考答案

软件体系结构第四章作业题1.请把基于体系结构的软件开发模型与其他软件开发模型进行比较。答：一、基于体系结构为基础的基于构件组装的软件开发模型，如基于构件的开发模型和基于体系结构的开发模型等。基于体系结构的开发模型是以软件体系结构为核心，以基于构件的开发方法为基础。然后采用迭代增量方式进行分析和设计，将功能设计空间映射到结构设计空间，再由结构设计空间映射到系统设计空间的过程。该开发模型把软件生命周期分为软件定义、需求分析和定义、体系结构设计、软件系统设计和软件实现5个阶段. 特点：是利用需求分析结果设计出软件的总体结构，通过基于构件的组装方法来构造软件系统。优点：基于构件的开发方法使得软件开发不再一切从头开发，开发的过程就是构件组装的过程，维护的过程就是构件升级、替换和扩充的过程。构件组装模型导致了软件的复用，提高了软件开发的效率。软件体系结构的出现使得软件的结构框架更清晰，有利于系统的设计、开发和维护。并且软件复用从代码级的复用提升到构件和体系结构级的复用。缺点：由于采用自定义的组装结构标准，缺乏通用的组装结构标准，因而引入了较大的风险。可重用性和软件高效性不易协调，需要精干的有经验的分析和开发人员，一般开发人员插不上手。客户的满意度低，并且由于过分依赖于构件，所以构件库的质量影响着产品质量。二、以软件需求完全确定为前提软件开发模型，如瀑布模型等。特点：软件需求在开发阶段已经被完全确定，将生命周期的各项活动依顺序固定，强调开发的阶段性；优点：开发流程简单。缺点：是开发后期要改正早期存在的问题需要付出很高的代价，用户需要等待较长时间才能够看到软件产品，增加了风险系数。并且如果在开发过程存在阻塞问题，则影响开发效率。三、在开始阶段只能提供基本需求的渐进式开发模型，如螺旋模型和原型实现软件开发模型等。特点：软件开发开始阶段只有基本的需求，软件开发过程的各个活动是迭代的。通过迭代过程实现软件的逐步演化，最终得到软件产品。在此引入了风险管理，采取早期预防措施，增加项目成功几率，提高软件质量；优点：强调了其他模型均忽略了的风险分析。逐步调整原型使其满足客户的要求，而同时也使开发者对将要做的事情有更好的理解。使得开发人员和用户对每个演化层出现的风险有所了解，继而做出应有的反应，因此特别适用于庞大、复杂并具有高风险的系统。缺点：由于需求的不完全性，从而为软件的总体设计带来了困难和削弱了产品设计的完整性，并要求对风险技能管理水平的高要求。题2.请把基于体系结构的软件设计方法与其他软件设计方法进行比较。答：基于体系结构的软件设计方法为产生软件系统的概念体系结构提供构造，概念体系结构是由Hofimeister、Nord和Soni提出的四种不同的体系结构中的一种，它描述了系统的主要设计元素及其关系。概念体系结构代表了在开发过程中作出的第一个选择，相应地，它是达到系统质量和商业目标的关键，为达到预定功能提供了一个基础。体系结构驱动，是指构成体系结构的商业、质量和功能需求的组合。使用基于体系结构的软件设计方法，设计活动可以在体系结构驱动一决定就开始，需求抽取和分析活动与设计活动并行。特别是在不可能预先决定所有需求时，例如产品线系统或长期运行的系统，快速开始设计是至关重要的。

频分复用系统设计报告

《信息处理课群综合训练与设计》任务书学生姓名：黄在勇专业班级：通信1104班指导教师：周建新工作单位：信息工程学院题目: 频分复用初始条件： Matlab软件、信号与系统、通信处理等。要求完成的主要任务: 根据频分复用的通信原理，用matlab采集两路以上的信号（如语音信号），选择合适的高频载波进行调制，得到复用信号。然后设计合适的带通滤波器、低通滤波器，从复用信号中恢复出所采集的语音信号。设计中各个信号均需进行时域和频域的分析。参考书： [1]陈慧慧、郑宾. 频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算（第三版）. 高等教育出版社，北京: 2000 [2]李建新、刘乃安、刘继平. 现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工具箱. 西安电子科技大学出版社，西安: 2000 [3]邓华等. MATLAB通信仿真及应用实例详. 人民邮电出版社，北京: 2003 时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为2周。（1）理解相关技术原理，确定技术方案，时间2天；（2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6天；（3）总结结果，完成课程设计报告，时间2天。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录摘要........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2频分复用通信系统模型 (3) 3频分复用系统方案设计 (6) 3.1语音信号采样 (6) 3.2语音调制信号 (7) 3.3 系统的滤波器设计 (8) 3.4信道噪声 (9) 4频分复用原理实现与仿真 (11) 4.1 语音信号的时域和频域仿真 (11) 4.2 复用信号的频谱仿真 (12) 4.3 传输信号的仿真 (13) 4.4 解调信号的频谱仿真 (14) 4.5恢复信号的时域与频域仿真 (16) 5 心得体会 (18) 附录I 源程序 (19) 附录II 参考文献 (24)

FDMA频分复用系统设计

山东轻工业学院课程设计任务书学院电子信息与控制工程学院专业通信工程姓名班级学号题目频分复用系统设计主要内容：综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，从而加深对所学知识的理解，建立概念，加深理解滤波、FDM等的综合应用。设计5~8路基带信号（带宽相同）进行FDM传输的一个系统，调制方式可以选择DSB、SSB、AM或VSB，也可以采用多采样率系统实现；在接收端进行解复用和解调，恢复出原始的各路基带信号。基本要求（1）掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和基本方法；掌握DFT对模拟信号进行频谱分析的方法；掌握设计FIR和IIR数字滤波器的方法；（2）掌握FDM系统的原理及简单实现方法（3）设计出系统模块图，记录仿真结果；（4）对结果进行分析，写出设计报告。主要参考资料 [1]高西全，丁玉美. 数字信号处理(第三版). 西安电子科技大学出版社. 2009.01 [2]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗. 离散时间数字信号处理.(第二版) . 西安交通大学出版社. 2004.09 [3]胡广书. 数字信号处理. 清华大学出版社. [4]matlab数字信号处理的相关资料 [5]樊昌信. 通信原理. 国防工业出版社. 2008 完成期限：自 2012 年 6 月 28 日至 2012年 7 月 13 日指导教师：张凯丽教研室主任：

目录 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 1.2 设计要求 2 设计作用及其目的 3 设计过程及原理 3.1 频分复用通信系统模型建立3.2 信号的调制 3.3 系统的滤波器设计 3.4 信道噪声 4.基于simulink的FDMA仿真5参数设置 6频谱波形分析 7实验心得及体会 8 参考文献

三个同频带信号的频分复用的课程设计

1. 课程设计目的综合运用信号与系统、数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现从而加深对所学知识的理解，建立概念。 2. 课程设计的基本要求 ①熟悉离散时间信号与系统的时域特性； ②掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法； ③掌握序列快速傅里叶变换方法，利用序列傅里叶变换对离散信号和系统的响应进行频域分析； ④学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法； ⑤掌握MATLAB 设计各种熟悉滤波器的方法和对信号进行滤波的方法。 3. 课程设计的内容选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析，根据信号的频谱特征设计三个不同的数字滤波器，将三路信号合成一路信号，分析合成信号的时域和频域特点，然后将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器，分离出原来的三路信号，分析得到的三路信号的时域波形和频谱，与原始信号进行比较，说明频分复用的特点。频分复用结构如图所示 ] [1n y ] [3n y ][2n y 4. 课程设计实现步骤（1）产生三路信号利用MATLAB 语言产生三个不同频段的信号。（2）对三路信号进行频谱分析画出三路信号时域波形，然后对信号进行频谱分析，在MATLAB 中，可以利用函数fft 对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。（3）设计数字滤波器并画出频率响应根据三路信号的频谱特点得到性能指标，由性能指标设计三个数字滤波器。在MATLAB 中，可以利用函数fir1设计FIR 滤波器，利用函数butte、cheby1和ellip 设计IIR 滤波器；最后利用MATLAB 中的函数freqz 画出个滤波器的频率响应。（4）信号合成将三路信号进行叠加为一路信号。（5）用滤波器对信号进行滤波

波分复用技术论文

波分复用技术摘要波分复用(WND)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。关键词波分复用技术（WDM），光纤，光传输网，交叉连接引言 WDM是一种在光域上的复用技术，形成一个光层的网络既全光网，将是光通讯的最高阶段。建立一个以WDM和OXC（光交叉连接）为基础的光网络层，实现用户端到端的全光网连接，用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈将是未来的趋势。现在WDM技术还是基于点到点的方式，但点到点的WDM技术作为全光网通讯的第一步，也是最重要的一步，它的应用和实践对于全光网的发展起到决定性的作用。 1 波分复用技术指在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用(FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的。光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。其主要特性指标为插入损耗和隔离度。通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。光波分复用的技术特点与优势如下: 1.1 充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。 1.2 具有在同一根光纤中,传送2个或数个非同步信号的能力,有利于数字信号和模拟信号的兼容,与数据速率和调制方式无关,在线路中间可以灵活取出或加入信道。 1.3 对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。 1.4 由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。 1.5 有源光设备的共享性,对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。 1.6 系统中有源设备得到大幅减少,这样就提高了系统的可靠性。目前,由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高,技术实施有一定难度,同时多纤芯光缆的

频分复用论文

武汉工程大学（硕、博士）研究生试卷本考试课程名称信号分析与处理考试考查学科专业检测技术及自动化装置学号 201104025 姓名金璐

信号的频分复用 1 设计任务根据频分复用的通信原理，运用Matlab软件采集两路以上的语音信号，选择合适的高频载波进行调制，得到复用信号。然后设计必要的带通滤波器、低通滤波器，从复用信号中恢复所采集的语音信号。整个过程运用Matlab进行仿真，并对各个信号进行时域和频域分析。 2 设计要求（1）使用Matlab软件画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。（2）选择合适的高频载波，对采样信号进行调制。（3）使用Matlab软件画出复用信号的频谱图。（4）设计合适的带通滤波器，并画出带通滤波器的频率响应。（5）对滤波后的信号进行解调，画出解调后各路信号的频谱图。（6）设计低通滤波器，画出低通滤波器的频率响应。恢复信号的时域波形和频谱图。3设计过程在本次设计过程中，我们通过输入3段语音信号，并且进行时域和频域的分析，再将3路信号分别乘以一个载波信号进行调制进行混频，再将其经过理想信道合成，合成得到叠加后的信号，再将合成信号进行频谱分析，再将合成信号通过切比雪夫2型带通滤波器进行滤波，得到3路带有语音信号的载波信号，每一个载波信号解调后得到原始的低频声音信号和高频载波与声音信号混频的信号，将3路语音信号频谱搬移还原，再经过低通滤波滤掉高频成分得到与原始语音信号几乎一样的信号，将恢复后的3路信号进行时域和频域分析，与原始输入的3路语音信号的时域谱和频域谱进行比较，得到它们的外围轮廓基本相同。 4理论设计 4.1频分复用通信系统模型建立选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析，根据信号的频谱特征设计三个不同的数字滤波器，将三路信号合成一路信号，分析合成信号的时域和频域特点，然后将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器，分离出原来的三路信号，分析得到的三路信号的时域波形和频谱，与原始信号进行比较，说明频分复用的特点。频分复用的关键技术是频谱搬移技术，该技术是用混频来实现的。混频的原理，如图（1）所示。图 1 混频原理混频过程的时域表示式为：

FDM频分复用实验分析报告

FDM频分复用实验报告

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实验课程名称现代通信原理专业班级 13级通信工程本科班学生姓名陈勇学号 134090201048 指导教师曹老师 2015至2016学年第1学期第12至13周

《FDM频分复用》实验报告 2015至2016学年第一学期姓名陈勇系别计科系实验地点综合楼401教室 13级通信工程实验时间2015年11月24日学号134090201048 年级、班本科班实验项目FDM频分复用实验一、实验目的 1、掌握FDM复用的基本原理。 2、掌握FDM解复用的常用方法。二、实验环境（条件） 1、信号与系统实验箱一台（主板）。 2、FDM频分复用传输系统实验模块一块。 3、20M双踪示波器一台。三、实验内容及步骤： (一) 实验内容 1、观察复用信号的波形。 2、观察解复用信号的波形。 3、观察调制信号与解调信号的波形。（二）实验原理在信道上（例如无线信道）将若干路信号以某种方式汇合，统一在同一信道中进行传输称之为多路复用。在近代通信系统中普遍采用多路复用技术，如频分复用技术。频繁复用要求设备在发送端将各路信号频谱搬移到各个不相同的频率范围内，使它们互不重叠，这样就可复用同一信道传输。

(三)实验步骤 1、打开20M双踪示波器，校正示波器。 2、把FDM频分复用传输系统实验模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），并打开此模块的电源开关。 3、载波信号和调制信号的产生：（其频率均可用主板上的频率计进行测量）载波：在主板上，分别产生16K、31K的正弦信号（具体操作见实验一和实验四），作载波信号，调节其幅度（用“幅度调节”电位器进行调节），使两载波信号的峰峰值均为3V。调制信号：FDM频分复用传输系统模块的“200Hz调制信号”输出一峰峰值为2V左右，频率为200Hz作业的正弦信号；FDM频分复用传输系统模块的“500Hz 调制信号”输出一峰峰值为2V左右，频率为500Hz作业的正弦信号。 4、调制单元：第一路调制波形的产生（调制单元上部分）：y(t)=s(t)*x(t)，调制在31KHz 的载频上。（1）将31KHz的正弦信号作为发送载波，通过连接线将其与第一路调制单元的 “载波2”端相连。（2）将“调制信号”接地，然后观察“已调信号”输出端，观察输出端是否有信号输出，如果有，然后再调节“FDM频分复用传输系统模块”第一路调制信号的 “调制深度调节”电位器，使“已调信号”输出信号为0。 (3)通过连接线将“FDM频分复用传输系统模块”的“500Hz调制信号”输出端（500Hz正弦信号），连接到第一路调制单元的“调制信号”端，观察“已调信号” 输出端波形，即为第一路调制波形。第二路调制波形的产生（调制单元下部分）：y(t)=s(t)*x(t)，调制在16KHz 的载频上。（1）将16KHz的正弦信号作为发送载波，通过连接线将其与第二路调制单元的 “载波1”端相连。（2）将“调制信号”接地，然后观察“已调信号”输出端，观察输出端是否有信号输出，如果有，然后在调节“FDM频分复用传输系统模块”第二路调制信号的“调制深度调节”电位器，使“已调信号”输出信号为0。（3）通过连接线将“FDM频分复用传输系统模块”的“200Hz调制信号”输出端（200Hz正弦信号），连接到第二路调制单元的“调制信号”端，观察“已调信号”输出端波形，即为第二路调制的波形。 5、两路已调信号的复用：将第一路“已调信号”用连接导线接入到上端的“复用输入”，将第二路“已调信号”用连接导线接入到上端的“复用输入”，观察“复用”端测试钩的波形，即两路已调信号的复用到信道中。 6、复用信号的解复用：将实验步骤5所获得的复用信号（“复用”输出端），用连接线同时连接到上下端的“解复用输入”端，并观察解复用输出端“X”和“Y”的波形，其应分别和两路“已调信号”波形基本一致。其中“X”“Y”分别代表第一路和第二路解复用信号。 7、解调单元：

结构设计构件布置的一些原则

结构设计构件布置的一些原则 1、墙布置： 1）应尽量在建筑物周边布置剪力墙，削弱内筒； 2）结构的竖向构件布置：剪力墙、柱的平面布置，以满足建筑的使用功能为目标，室内要求不露墙、柱角（不得已时墙、柱角应凸向次要空间或藏在家具布置处）； 3）窗－窗间或窗－门间墙肢，其截面高度满足结构计算要求即可，余下尺寸（>100mm时）采用砖砌（注意需满足门窗洞口的宽度要求），不得将墙肢截面人为扩大至门窗洞边（因为这样会增加边缘构件的尺寸大小，从而增加钢筋用量）；注：所有竖向受力构件截面必须沿建筑物高度由下至上合理进行内收，使侧向刚度下大上小，逐渐均匀变化。 4）剪力墙的抗震等级、数量和配筋是影响结构含钢量的关键因素，应严格控制剪力墙布置的数量，避免结构刚度过大而导致吸收过大的地震力（尤其在核心筒的位置），满足规范规定的一般剪力墙的长度后，不得随意加大墙肢长度，同时尽量避免设计成短肢剪力墙； 2、梁布置： 1）对住宅建筑，不应设置穿越厅、房的梁，保证室内不露出梁角线的优先顺序：客、餐厅→走道→主卧室→次卧室→其他房间，即： ●客、餐厅与主卧室的隔墙，墙、柱及梁应保证客、餐厅墙面平整； ●客、餐厅与次卧室或其它辅助房间的隔墙，墙、柱及梁应保证客、餐厅墙面平整； ●主卧室与次卧室或其他辅助房间的隔墙，墙、柱及梁应保证主卧室墙面平整； ●主要走廊与主、次卧室或其他辅助房间的隔墙，墙、柱及梁应保证走廊墙面

平整。 2）一般跨度楼盖采用梁板结构，较大空旷房间可采用井字梁结构； 3）住宅中下沉式卫生间周边，如设次梁，宜使梁底平板底。对卧室与卫生间相邻的情况，结构次梁应偏入卫生间，确保房间不见梁线。该次梁在屋面取消； 4）上下楼层功能改变较大处（如复式上下层、首层改为入户大堂、天面层梁）布置应注意是否可以拉通及避免露出下一层房间中； 5）次梁不得正搭于房间门的正上方； 6）一般情况下，小房间与走道分隔墙下和卧室的衣帽间间墙下不设梁，以方便业主房间布置和适应业主的二次装修； 7）房间与卫生间、厨房等有高差位置，如隔墙厚100，跨度≤4m，梁宽宜选150； 8)电梯厅无隔墙位置不应设梁； 9）梁下无墙处净高不小于2.4米； 10）应避免梁偏向降板房间一边而使地面出台； 3、板布置： 1）注意凹凸不规则； 2）户型平面中在可能前提下客厅与餐厅做大板结构，取消二者之间的梁； 3）电梯间前室、入户门附近的楼板一般情况下会有很多线管应适当加厚； 4）小跨度的楼板尽量做100，减轻自重，跨度4m是一个坎，超过4m要注意； 5）空调板，飘窗板还有有一些线条挑板配筋要注意复核； 4、楼盖（屋盖）结构布置在地下车库和商业建筑大跨度空间楼（屋）盖布置时，比如8.5×8.5的柱网，大多数情况下，标准层采用十字梁比井字梁经济，也可以采用向布置2~3道次梁的布置（次梁间距2~3m），但对于覆土厚度超过700mm的屋顶花园及地下室顶板或荷载

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，

频分复用专题设计实验指导书

电子科技大学通信学院《综合课程设计指导书》传输专题设计（频分复用）班级学生学号教师

【设计名称】传输专题设计（频分复用）【设计目的】要求学生独立应用所学知识，对通信系统中的典型部件电路进行方案设计、分析制作与调测电路。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。【设计原理】若干路信息在同一信道中传输称为多路复用。由于在一个信道传输多路信号而互不干扰，因此可提高信道的利用率。按复用方式的不同可分为：频分复用(FDM)和时分复用(TDM)两类。频分复用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。频分复用原理框图如图1所示。图中给从的是一个12路调制、解调系统框图。图1 频分复用原理框图【设计指标】设计一个频分复用调制系统，将12路语音信号调制到电缆上进行传输，

其传输技术指标如下： 1. 语音信号频带：300Hz～3400Hz。 2. 电缆传输频带：60KHz～156KHz。 3．传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90％。 4．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。 5．语音通信接口采用4线制全双工。 6．音频端接口阻抗600Ω，标称输入输出功率为0.1mW。 7．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）。 8．系统电源：直流24V单电源。【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。系统原理如图2所示。以线性调制信号的频分复用为例。在图2中设有n路基带信号，图2频分复用系统组成方框图为了限制已调信号的带宽，各路信号首先由低通滤波器进行限带，限带后的信号分别对不同频率的载波进行线性调制，形成频率不同的已调信号。为了避免已调信号的频谱交叠，各路已调信号由带通滤波器进行限带，相加形成频分复用信号后送往信道传输。在接收端首先用带通滤波器将多路信号分开，各路信号由各自

频分复用

摘要《信号与系统》课程是一门理论和技术发展十分迅速、应用非常广泛的前沿性学科，它的理论性和实践性都很强。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同时传输的复合信号的方法。可以把它们的频谱调制到不同的频段，合并在一起而不致相互影响，并能在接收端彼此分离开来。按频率区分信号的方法叫频分复用。我们在生活中接触到得大部分都是模拟信号，而计算机只能对数字信号进行处理。我们可以通过FFT变换，通过对模拟信号采样，使其变成数字信号，本设计就是通过FFT来实现的。Matlab语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，Matlab功能强大、简单易学、编程效率高。它的工具箱里有很多函数可以方便的对信号进行分析与处理。本设计是用FFT实现对三个同频带信号的频分复用，就是通过Matlab语言来实现的。本设计报告分析了数字信号处理课程设计的过程。用Matlab进行数字信号处理课程设计的思路，并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。关键词：数字信号处理；滤波器设计；MATLAB；频谱分析 1 设计任务目的及要求 1.1设计目的巩固已经学过的知识，加深对知识的理解和应用，加强学科间的横向联系，学会应用MATLAB对实际问题进行仿真，并设计MUI界面。 1.2设计要求一、课程设计的内容选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析，根据信号的频谱特征设计三个不同的数字

滤波器，将三路信号合成一路信号，分析合成信号的时域和频域特点，然后将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器，分离出原来的三路信号，分析得到的三路信号的时域波形和频谱，与原始信号进行比较，说明频分复用的特点。二、课程设计的要求与数据（1）熟悉离散信号和系统的时域特性。（2）掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。（3）掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列傅里叶变换对离散间可以分别调整。（4）学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。（5）掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法。（6）掌握GUI界面的设计方法三、课程设计应完成的工作（1）利用MATLAB语言产生三个不同频段的信号。（2）对产生的三个信号进行FFT变换。（3）将三路信号叠加为一路信号。（4）根据三路信号的频谱特点得到性能指标，由性能指标设计三个滤波器。（5）用设计的滤波器对信号进行滤波，并对其频谱图进行分析。（6）分析得到信号的频谱，并画出滤波后信号的时域波形和频谱。 2 原理与模块介绍 2.1 快速傅里叶变换FFT原理快速傅立叶变换(FFT)算法长度为N的序列的离散傅立叶变换为：

传输专题设计(频分复用)

电子科技大学通信学院97 《综合课程设计实验报告》传输专题设计（频分复用）一、设计名称传输专题设计（频分复用）二、设计目的通过本次课程设计，掌握频分复用的原理，学习简单复用系统的设计方法，并学习对通信系统中的典型部件电路进行方案设计、分析制作与调试。三、设计原理数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信

号,这就是多路复用技术。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Di-vision Multiplexing)是两种最常用的多路复用技术。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。按频率分割信号的方法叫频分复用，按时间分割信号的方法叫时分复用。在频分复用中，信道的可用频带被分割成若干互不交叠的频段，每路信号占据其中一个频段，因而可以用适当的滤波器把它们分割开来，分别解调接收。多路复用原理框图如图一：图一：多路复用原理框图四、设计指标设计一个频分复用调制系统，将12路语音信号调制到电缆上进行传输，其传输技术指标如下： (一)语音信号频带：300Hz～3400Hz。 (二)电缆传输频带：60KHz～156KHz。 (三)传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90％。 (四)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。 (五)语音通信接口采用4线制全双工。 (六)音频端接口阻抗600Ω，标称输入输出功率为0.1mW。 (七)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）。 (八)系统电源：直流24V单电源。五、设计思路和过程 (一)频分复用的优点：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。 (二)频分复用中的主要问题：串扰，即各路信号之间的相互干扰。