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电赛信号

  • 2025-06-21
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以下是针对全国大学生电子设计竞赛（电赛）中信号类题目的核心要点解析及备赛建议，结合2024年C题《无线传输信号模拟系统》为例进行说明：

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⚙️ 一题目核心要求（以2024年C题为例）

1. 信号类型与参数 ：

  • 载波频率：30MHz~40MHz可调，步进1MHz。
  • 信号类型：
  • 连续波（CW）：纯正弦波。
  • 调幅波（AM）：调制信号为2MHz正弦波，调制度30%~90%步进可调（误差≤5%）。
  • 直达信号（SD）：
  • 幅度有效值0.1V~1V步进可调（步距0.1V，误差≤10mV）。
  • 多径信号（SM）：
  • 相对时延：50ns~200ns，步进30ns（误差≤10ns）。
  • 幅度衰减：0dB~20dB，步进2dB（误差≤1dB）。
  • 相位差：0°~180°可设置（针对CW信号）。

    • 2. 系统功能 ：

  • 独立产生直达信号（SD）和多径信号（SM），并通过加法器合路输出（SOut）。
  • 所有信号需预留测试端口（SDSMSOut）。

    • ⚡️ 二实现方案与关键技术难点

    1. 信号生成方案

  • DDS芯片为核心：选用AD9958/AD9959等多通道DDS芯片，可同时产生载波（30~40MHz）和调制信号（2MHz），精度高且频率稳定。
  • AM调制实现：
  • 方案1：乘法器（如AD835）配合加法器，调制信号控制调制度 。
  • 方案2：压控增益放大器（如VCA824），调制信号直接控制增益，简化调制度调节 。
  • 多径信号模拟：
  • 时延控制：针对AM信号，通过两路调制信号的相位差实现（DDS调节初相）。
  • 相位控制：针对CW信号，采用正交信号叠加法（`kI·cos(ωt) + kQ·sin(ωt)`），避免RC移相电路的高频失真。
  • 幅度衰减：数字射频衰减模块或程控放大器（如VCA824），通过DAC控制衰减比。

    • 2. 高频电路设计难点

  • 信号合路：需支持40MHz带宽且避免失真。推荐使用高压摆率运放（如THS3091，±15V供电），避免普通运放（如OPA695）因供电电压不足导致的削波。
  • 抗干扰设计：
  • PCB布局注重阻抗匹配与高频走线，减少信号衰减。
  • 电源去耦和地线分离，降低噪声。
  • 参数精度保障：
  • 时延误差需≤10ns：DDS相位控制字需精确计算（如200ns时延对应40MHz载波需调整288°相位）。
  • 衰减误差≤1dB：选择线性度高的衰减器，校准电压-衰减曲线。

    • ⚖️ 三评审与测试要点

    1. 关键指标测试 ：

  • 时延测量：示波器捕获AM信号的波峰/波谷时间差（如多径信号相对直达信号的滞后）。
  • 相位差测量：示波器XY模式或相位检测电路（针对CW信号）。
  • 调制度验证：通过包络检波计算`(V_max
  • V_min)/(V_max + V_min)`。

    • 2. 稳定性要求：合路信号波形需稳定无失真，尤其在两路信号同相叠加时（峰峰值可能超10V）。

    四备赛建议

    1. 硬件选型策略：

  • DDS模块：优先选择多通道高分辨率芯片（如AD9959），简化系统架构。
  • 运放与衰减器：关注带宽（>100MHz）和压摆率（如THS3091达7300V/μs）。

    • 2. 分模块调试：

  • 先独立验证直达信号的幅度和频率精度。
  • 再测试多径信号的时延/相位控制，最后集成合路器。

    • 3. 冗余设计：

    电赛信号
  • 预留参数校准接口（如DAC控制衰减器的电压微调）。
  • 准备多级抗饱和电路（限幅器或衰减网络）。

    • ✅ 五总结

    电赛信号类题目（如C题）的核心在于高频信号生成精度与多路径参数控制。成功的关键在于：

  • DDS+程控放大/衰减的架构确保参数可调性 ；
  • 正交移相法替代传统RC电路解决相位控制难题 ；
  • 高压摆率运放保障合路信号完整性 。

    • 建议参考一等奖方案的分模块实现思路，并注重赛前高频电路稳定性测试。