無線通信系統(tǒng)實驗實驗報告1

1、無線通信系統(tǒng)實驗實驗報告無線通信系統(tǒng)實驗實驗報告文件編碼（008-ttig-utitd-gkbtt-puuti-wytui-8256） 無線通信系統(tǒng)（圖像傳輸）實驗報告 一、實驗?zāi)康?、掌握無線通信（圖像傳輸）收發(fā)系統(tǒng)的工作原理；2、了解各電路模塊在系統(tǒng)中的作用。二、實驗內(nèi)容a)測試發(fā)射機的工作狀態(tài)；b)測試接收機的工作狀態(tài)；c)測試圖像傳輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)；d)通過改變系統(tǒng)內(nèi)部連接方式造成對圖像信號質(zhì)量的影響來了解各電路模塊的作用。二、無線圖像傳輸系統(tǒng)的基本工作原理發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備是通信設(shè)備的重要組成部分。其作用是將已調(diào)波經(jīng)過某些處理（如放大、變頻）之后，送給天饋系統(tǒng)，發(fā)向?qū)Ψ交蜣D(zhuǎn)發(fā)中繼站；

2、接收系統(tǒng)再將空間傳播的信號通過天線接收進來，經(jīng)過某些處理（如放大、變頻）之后，送到后級進行解調(diào)、編碼等。還原出基帶信息送給用戶終端。為了使發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)同時工作，并且了解各電路模塊在系統(tǒng)中的作用，通過實驗箱中的天線模塊和攝像頭及顯示器，使得發(fā)射和接收系統(tǒng)自閉環(huán)，通過圖像質(zhì)量來驗證通信系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及各個電路模塊的作用和連接變化時對通信或圖像質(zhì)量的影響。以原理框圖為例，簡單介紹一下各部分的功能與作用。攝像頭采集的信號送入調(diào)制器進頻率調(diào)制，再經(jīng)過一次變頻后、濾波（濾去變頻產(chǎn)生的諧波、雜波等）、放大、通過天線發(fā)射出去。經(jīng)過空間傳播，接收天線將信號接收進來，再 經(jīng)過低噪聲放大、濾波（濾去空間同時

3、接收到的其它雜波）、下變頻到480mhz，再經(jīng)中頻濾波，濾去諧波和雜波、經(jīng)視頻解調(diào)器，解調(diào)后輸出到顯示器還原圖像信號。 三、實驗儀器信號源、頻譜分析儀等。四、測試方法與實驗步驟（一）發(fā)射機測試圖1原理框圖基帶信號送入調(diào)制器，進行調(diào)制(調(diào)幅或調(diào)頻等調(diào)制),調(diào)制后根據(jù)頻率要求進行上變頻,變換到所需微波頻率,并應(yīng)有一定帶寬,然后功率放大，通過天線發(fā)射或其它方式傳播。每次變頻后,會相應(yīng)產(chǎn)生諧波和雜波，一般變頻后加響應(yīng)頻段的濾波器,以濾除諧波和雜波。保證發(fā)射信號的質(zhì)量或頻率穩(wěn)定度。另外調(diào)制器或變頻器本振信號的穩(wěn)定度也直接影響發(fā)射信號的好壞，因而，對本振信號的質(zhì)量也有嚴格的要求。頻率穩(wěn)定度是指：在規(guī)定的時

4、間間隔內(nèi)，頻率準確度變化的最大值。變頻器所需的本振源根據(jù)需要可選用vco、dro、pll等。a)測試發(fā)射系統(tǒng)功率：按照圖2連接電路。圖 2 發(fā)射機框圖設(shè)信號源頻率為480mhz，信號源輸出功率為0dbm。測試發(fā)射機輸出功率；再逐漸增加信號輸入功率，觀察發(fā)射機輸出功率直至達到飽和。b) 測試發(fā)射頻率穩(wěn)定度:以上連接不變，設(shè)定信號源頻率為480mhz，信號源輸出功率仍為0dbm。通過頻譜分析儀觀察射頻輸出信號的相位噪聲,分別設(shè)置頻譜分析儀span為1mhz 和100khz，可分別觀察到偏離載頻100khz和10khz的單邊帶相位噪聲譜密度，判斷發(fā)射信號的短期頻率穩(wěn)定度。圖3 測試方框圖 c)測試發(fā)

5、射信號的帶外諧波、雜波抑制。以上連接不變，設(shè)定信號源頻率為 480mhz，信號源輸出功率仍為0dbm，通過頻譜分析儀觀察射頻輸出信號的頻譜,設(shè)置頻譜分析儀span為5ghz，此時觀察頻譜輸出的諧波、雜波等，與主頻相比較，其差值為抑制度。（二）接收機測試接收系統(tǒng)或接收設(shè)備是通信設(shè)備的重要組成部分，其作用是：通過天線接收通信對方或經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號，經(jīng)過某些處理（如放大、變頻）之后，送到后級進行解調(diào)、編碼等，還原出基帶信息送給用戶終端?，F(xiàn)代無線接收系統(tǒng)一般都采用超外差式結(jié)構(gòu)。超外差式結(jié)構(gòu)的主要特征是在電路構(gòu)成上具有變頻器和中頻放大器。圖4接收機方框圖a)測試接收系統(tǒng)增益：按照圖4連接電路，在低噪

6、聲放大器輸入端連接信號源，中頻放大器輸出端接頻譜分析儀。設(shè)定信號源頻率為；輸出功率為-60dbm。中頻放大器輸出頻率為480mhz，此時頻譜分析儀顯示幅度與-60dbm差值為接收鏈路總增益。b)測試接收機靈敏度：圖4連接不變。改變信號源輸出功率大小，可從-60dbm繼續(xù)往小變化，在頻譜分析儀上觀察輸出信號頻譜。當頻譜分析儀rbw設(shè)為10mhz，頻譜分析儀顯示的頻譜與頻譜分析儀基底噪聲差值為10db時，這時信號源輸出功率幅度為接收機最小接收靈敏度。c)測試接收機動態(tài)范圍：圖4連接不變。設(shè)定信號源輸出功率為接收機最小接收靈敏度，改變信號源輸出功率大小，不斷增加信號源輸出功率，觀察輸出幅度變 化。當

7、輸入幅度增加，輸出幅度也增加，但增加量小于1 db時，為接收機線性動態(tài)范圍；當輸入幅度變化，輸出幅度不變化時，為接收機動態(tài)范圍。 d)測試接收機噪聲系數(shù):在微波濾波器輸入端連接噪聲系數(shù)測試儀的噪聲源,視頻放大器輸出端接噪聲系數(shù)測試儀。見圖5。應(yīng)按照儀器使用說明進行被測系統(tǒng)的測試。圖5 接收機噪聲測試（三）系統(tǒng)測試發(fā)射機和接收機結(jié)構(gòu)不變的情況下，接入微波發(fā)射、接收天線，再外加攝像頭和顯示器，即將發(fā)射和接收系統(tǒng)通過天線、攝像頭、顯示器自閉環(huán)來測試收/發(fā)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。a)傳輸圖像實驗。通過攝像頭和顯示器驗證接收和發(fā)射系統(tǒng)的工作狀態(tài)。發(fā)射系統(tǒng)的衰減器的輸入端接攝像頭；接收系統(tǒng)中頻放大器輸出端接解調(diào)器

8、輸入端，解調(diào)器輸出端接顯示器。連接好后，給各電路模塊及顯示器、攝像頭加電，兩天線距離40公分左右，并且兩只天線的極化方式要一致。這時顯示器上應(yīng)顯示有攝像頭攝到的圖像。b)收發(fā)天線相對位置發(fā)生變化，極化狀態(tài)發(fā)生變化，觀察圖像質(zhì)量的好壞。通過這個實驗可以非常直觀地了解發(fā)射和接收的工作狀態(tài)。c)調(diào)整發(fā)射機的系統(tǒng)參數(shù)如降低輸出功率等，觀察圖像質(zhì)量的變化；d)調(diào)整接收機的系統(tǒng)參數(shù)如在低噪聲電路前加衰減器，觀察圖像質(zhì)量的變化，。五、實驗報告1、詳細描述圖像傳輸系統(tǒng)中發(fā)射機/接收機的各個組成部分及其功能。發(fā)射機： 1)信號源：提供攝像頭的視頻信號，將光信號轉(zhuǎn)化成電信號。 2)固定衰減器：有2db的衰減，可以

9、將信號強度減弱，如果信號能量過強的話容易導致后級器件功率過大而燒壞。3)上變頻：將基帶信號的頻率調(diào)制到一個很高的頻率上去，因為高頻率的載波易在信道中傳輸。4)射頻濾波器：將上變頻產(chǎn)生的其他多余信號濾掉，同時防止雜波噪聲對信號產(chǎn)生干擾。5)射頻放大器：將發(fā)射端的信號調(diào)大，因為經(jīng)過信道傳輸時信號會衰減，所以為了防止信號衰減到接收機檢測范圍之外，需要提高發(fā)射端的信號功率和幅度。接收機：1）天線：系統(tǒng)最前段，用于接收信號。2）低噪聲放大器：由于信號在信道中傳輸后會衰減，為了能讓信號被后續(xù)模塊處理，需要將信號放大，且為了不混入干擾信號，使用低噪聲的放大器。3）射頻濾波器：信號在信道中傳輸時會受到加性高斯

10、白噪聲的影響，使信號在全頻率都有干擾。為了把載波的頻率留下，濾除噪聲，需要射頻濾波器。4）下變頻：將已調(diào)載波解調(diào)。5）中頻濾波器：把下變頻產(chǎn)生的干擾頻率信號或者其他因素產(chǎn)生的非基帶頻率濾除只留下基帶信號的頻率。6）中頻放大器：將基帶信號放大，使之可以被后級的解調(diào)器解調(diào)。2、該發(fā)射機的輸入功率、接收機增益與接收機靈敏度由于我們組只做了發(fā)射機的實驗，所以僅列出發(fā)射機的實驗數(shù)據(jù) 發(fā)射機的各部分增益（以db為單位）： 固定衰減器：衰減2db 上變頻器：6db射頻濾波器：57db 射頻放大器：1516db所以總的增益為24db至27dba）測試發(fā)射系統(tǒng)功率其中輸入為5db輸出為是1db壓縮點。b）測試發(fā)

11、射頻率穩(wěn)定度單邊帶相位噪聲譜密度：n-a+c-10logb偏載100khz n-a=-38db b = 30khz 單邊相位噪聲譜密度偏載1mhz n-a=-40db b = 300khz 單邊相位噪聲譜密度c為修正系數(shù)3、若在接收機的低噪聲放大器前加入衰減器，會明顯改變圖像質(zhì)量，而在中頻放大器前加入衰減器，圖像質(zhì)量變差程度有限，為什么因為在底噪放前加衰減器，會對本來信號強度就很小的接收信號進一步削弱，使信噪比變小，噪聲對信號的影響會更大，所以衰減器的衰減效果越明顯，圖像的質(zhì)量就會越差。 但在中頻放大器前加衰減器時，由于所有的信號已經(jīng)處理完畢，而且此時已經(jīng)經(jīng)歷了變頻器濾波器增益效果，而且信號和噪聲會同近似同比例下降，信噪比幾乎不變，所以變差程度有限。 3、說明有哪些內(nèi)部因素會影響本系統(tǒng)的圖像質(zhì)量內(nèi)部對信號處理時各有源器件會有熱噪聲，降低系統(tǒng)的信噪比。在變頻的時候可能載波頻率和噪聲頻率作用會產(chǎn)生頻率大小和基帶頻率差不多的信號影響系統(tǒng)的性能。濾波器的濾波性能無法達到嚴格的濾波，殘留的噪聲功率對系統(tǒng)有一定影響。4、舉例說明有哪些外部因素會影響本系統(tǒng)的圖像質(zhì)量可能通過什么途徑能夠解決。實驗人的電子產(chǎn)品會對系統(tǒng)有干擾隔離這些干擾。