無線電射頻系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、收發(fā)系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn)（射頻發(fā)射、接收系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)）2、射頻模塊測量實(shí)驗(yàn)3、射頻模塊仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)4、射頻模塊制作及替換驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一、收發(fā)系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn) 了解該無線信息傳輸射頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像和語音信號的信號傳輸流程，從整體角度了解和掌握系統(tǒng)的原理和性能，深入理解信號間的相互作用。二、射頻模塊測量實(shí)驗(yàn)利用矢網(wǎng)分析儀、頻譜儀、示波器、信號源、計(jì)算機(jī)等進(jìn)行功能模塊測試：1、音頻信號； 2、圖像信號；3、已調(diào)制信號； 4、電調(diào)衰減；5、中頻濾波器； 6、中頻放大器；7、變頻器； 8、微帶濾波器；9、功率放大器。三、射頻模塊仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 學(xué)習(xí)射頻電路仿真軟件，根據(jù)無線電射頻收發(fā)鏈路中的功能模塊，如微帶濾波

2、器，根據(jù)對應(yīng)試驗(yàn)箱的微帶濾波器性能的測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用ADS仿真設(shè)計(jì)該頻率段微帶濾波器四、射頻模塊制作及替換驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 根據(jù)前仿真電路，制作微帶濾波器實(shí)際電路，測試制作的微帶濾波器性能參數(shù)，完成對無線電射頻收發(fā)鏈路中濾波器的替代實(shí)驗(yàn)，并比較分析測試結(jié)果。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理一、發(fā)信平臺實(shí)現(xiàn)電路框圖二、收信平臺實(shí)現(xiàn)電路框圖實(shí)驗(yàn)一 收發(fā)系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 無線信息傳輸射頻系統(tǒng)收、發(fā)實(shí)驗(yàn)箱 一組 頻譜分析儀 一臺 示波器 一臺 接線板 一個試驗(yàn)箱配件明細(xì)收信平臺實(shí)驗(yàn)箱1發(fā)信平臺實(shí)驗(yàn)箱1攝像頭1液晶顯示器1電源適配器2音視頻傳輸線2電源轉(zhuǎn)接線2大S鞭狀天線（對應(yīng)工作頻段）2SMA/MCX50KJ同軸連

3、接器2SMAMCX電纜L=0.2m2SMASMA電纜L=1m4SMABNC電纜L=1m4（二）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解射頻收發(fā)平臺系統(tǒng)的基本組成； 2、利用頻譜儀測量射頻收發(fā)平臺的主要技術(shù)指標(biāo)。 從整體角度了解和掌握射頻發(fā)送機(jī)的原理和性能，鞏固和加深對理論知識的理解，培養(yǎng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和測試技能（三）實(shí)驗(yàn)步驟 1、收發(fā)平臺是配對使用的，拿到收發(fā)平臺實(shí)驗(yàn)箱后，檢查收發(fā)平臺實(shí)驗(yàn)箱標(biāo)簽標(biāo)識的收、發(fā)頻率是否相同； 2、收信平臺實(shí)驗(yàn)箱和發(fā)信平臺實(shí)驗(yàn)箱放置在相距2m左右的距離，將兩實(shí)驗(yàn)箱打開，取出儲物盒上覆蓋的海綿，將收信平臺實(shí)驗(yàn)箱和發(fā)信平臺實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)配置的安全地線安全地線同實(shí)驗(yàn)室的安全地連接；安全地連接； 3、將收信

4、平臺實(shí)驗(yàn)箱和發(fā)信平臺實(shí)驗(yàn)箱配置的天 線安裝在天線口； 4、將收信平臺和發(fā)信平臺到攝像頭或顯示器的音視頻線、電源線都連接好（注意：白色接頭為音頻線）； 5、將收信平臺和發(fā)信平臺上的電源總開關(guān)SW1分別撥到ON狀態(tài)，幾分鐘后在收信平臺的液晶顯示器上應(yīng)該顯示出發(fā)信平臺攝像頭正在攝取的圖像（注意：此時液晶顯示器、收信平臺和發(fā)信平臺上所有開關(guān)（除SW15頻率設(shè)置開關(guān)外）應(yīng)該處于ON狀態(tài)）。 6、收發(fā)通信正常后，可以開展其他實(shí)驗(yàn)。 7、用頻譜儀測量收發(fā)平臺各端口信號：發(fā)信平臺：調(diào)制器輸出、可變衰減器輸出、LC濾波器輸出、本振輸出及功放輸出頻譜、功率，并記錄收信平臺：低噪放輸出、微帶濾波器輸出、LC濾波器輸

5、出、AGC放大器輸出 頻譜、功率，并記錄； 8、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，請將所有開關(guān)恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)！儲物盒內(nèi)的物品按原位放置好，蓋上海綿。實(shí)驗(yàn)二 射頻模塊測量實(shí)驗(yàn)一、 濾波器測量實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：1、掌握濾波器測試的原理； 2、了解使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試原理及步驟；3、學(xué)會使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀完成濾波器的測試并提取濾波器主要參數(shù)。（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、36580矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及配件；2、收、發(fā)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)箱中頻濾波器模塊和微帶濾波器模塊。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 測量插入損耗L、頻率響應(yīng)、帶寬、帶外抑制等參數(shù)（四）實(shí)驗(yàn)步驟： 矢網(wǎng)的使用步驟：1）設(shè)置頻率：根據(jù)要求設(shè)置起始頻率、終止頻率或中心頻率及頻寬；2）校準(zhǔn)：選

6、擇校準(zhǔn)件； 機(jī)械校準(zhǔn)校準(zhǔn)類型：測濾波器選“ 全雙端口SOLT”； 依次進(jìn)行“反射”、“傳輸”校準(zhǔn)；3）按“返回”鍵4）“測量”選擇 S21 測試步驟：1）測量前需要對矢網(wǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，針對需要同時測量傳輸和反射參數(shù)情況，進(jìn)行全雙端口SOLT校準(zhǔn)，可以同時完成直通和單端口校準(zhǔn)，可以通過鼠標(biāo)操作菜單界面完成，也可通過前面軟硬鍵盤完成2）完成校準(zhǔn)后，將被測件和網(wǎng)絡(luò)端口直接連接；3）針對濾波器測量，矢網(wǎng)專門設(shè)置了功能鍵可以進(jìn)行濾波器幾個常規(guī)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，大大加快測量速度。通過前面板按鍵【搜索】的軟鍵菜單，啟用濾波器統(tǒng)計(jì)；4）測量濾波器的曲線有四個光標(biāo)，光標(biāo)1、2進(jìn)行帶內(nèi)頻率點(diǎn)的設(shè)置，光標(biāo)3、4進(jìn)行帶外頻率點(diǎn)的

7、設(shè)置，損耗、紋波和抑制指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值可以從屏幕上直接讀出。記錄波形及參數(shù)。二、低噪聲放大器測量實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握射頻放大器的基本原理和設(shè)計(jì)方法 2、利用實(shí)驗(yàn)?zāi)K實(shí)際測量，了解放大器的頻率響應(yīng)特性 3、學(xué)會使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試結(jié)果提取放大器的主要參數(shù) （二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、36580矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及配件；2、收信平臺實(shí)驗(yàn)箱低噪聲放大器模塊（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測量射頻放大器的頻響曲線，放大增益；加接濾波器后的頻響曲線及增益（四）實(shí)驗(yàn)步驟：1、按矢網(wǎng)【復(fù)位】，儀器復(fù)位；2、修正矢網(wǎng)輸入功率：【掃描設(shè)置】 【功率】 【功率電平】 【-20dBm】 設(shè)置端口1輸出功率為-20dBm，關(guān)閉【耦合】 由于

8、矢網(wǎng)內(nèi)部衰減器不變，為保證低噪放處于小信號放大，校準(zhǔn)前在端口1加接5060dBm固定衰減；3、 根據(jù)低噪放測試需要，首先進(jìn)行矢網(wǎng)的校準(zhǔn)；校準(zhǔn)方法同濾波器測試；4、按“返回”鍵5、“測量”選擇 S216、將低噪放模塊接入測試電纜間，矢網(wǎng)屏幕顯示頻響曲線并記錄；7、加接濾波器模塊，觀測頻響曲線并記錄。三、 圖像信號的測試實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解視頻信號波形特點(diǎn)，掌握視頻信號測試方法（二）實(shí)驗(yàn)原理 圖像信號是攜帶景物明、暗信息的電信號，電壓的高低反映實(shí)際景物的亮度，其波形隨所攝取圖像而變。 圖像信號的特點(diǎn)1）單極性 圖像信號呈現(xiàn)單極性特點(diǎn)，以黑電平為準(zhǔn)，不同亮暗時信號電平差不同。 圖像信號的平均值通

9、常不為零，其值反映圖像的平均亮度，即背景亮暗。2）脈沖性 當(dāng)圖像有亮暗突變時，圖像信號波形中即有電平跳變對應(yīng)，表現(xiàn)它具有脈沖性特點(diǎn)。 黑電平:景物中最黑的部分的圖像信號電平稱為黑電平； 白電平:最白部分的電平稱為白電平。 標(biāo)準(zhǔn)圖像信號峰峰值:從黑電平到白電平的范圍稱圖像信號峰峰值。標(biāo)準(zhǔn)圖像信號峰峰值為0.7VPP。 正極性圖像信號: 如果全黑對應(yīng)的電平最低，純白對應(yīng)的電平最高，這種信號 電平與圖像亮度成正比的圖像信號稱為正極性圖像信號。反之，信號電平與圖像亮度成反比的圖像信號稱為負(fù)極性圖像信號 圖像信號包括亮度信號Y 和色度信號C。色度信號C 解碼為V 和U 信號。單獨(dú)以Y 信號得到的是黑白圖

10、像；Y 和U、V 信號經(jīng)矩陣變換還原為紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三基色信號，再混色顯示為彩色圖像。用普通示波器可以觀測視頻信號的頻率、幅度、波形，但是相位卻不易觀測到。為了方便觀測彩色信號的波形，我們通常采用八彩條的視頻信號：（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、示波器2、發(fā)射平臺試驗(yàn)箱（四）實(shí)驗(yàn)步驟1）打開示波器電源，將示波器探頭接在視頻接頭上：探針勾夾在視頻接頭的芯線上，探頭地線夾接在視頻線的屏蔽層上；2）按下示波器【AUTO】鍵，示波器將自動設(shè)置水平軸和垂直軸的檔位，水平軸的檔位一般在10s，垂直軸的檔位一般為200mv。一般情況下，按下示波器的【RUN/STOP】鍵，示波器的屏幕上將顯示一到二周期的視頻

11、信號波形，若視頻信號波形效果不是很好，調(diào)整VERTICAL區(qū)和HORIZONTAL區(qū)的SCALE水平和垂直檔位，使波形處于最佳視圖；3）然后按【Cursor】鍵，設(shè)置光標(biāo)模式為追蹤， 即可調(diào)整光標(biāo)A和B的位置4）測量波形中同步信號的波形幅度為 mv;5）信號波形中的視頻信號的波形幅度測量如下：從示波器圖中可以看到視頻信號的波形幅度在 mv和 mv之間波動。觀察記錄圖像波形實(shí)驗(yàn)三 射頻模塊仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用ADS 計(jì)算機(jī)仿真軟件對濾波器模塊進(jìn)行仿真的方法；2、掌握用ADS 計(jì)算機(jī)仿真軟件驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。（二）設(shè)計(jì)指標(biāo)： 中心頻率：2.2GHz、2.4GHz、2.6GHz 共3種 1dB帶寬：200MHz； 插損： 2 dB； 抑制： 30dB（400MHz外）（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件： 無線電射頻收發(fā)系統(tǒng)、頻譜分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、計(jì)算機(jī)及ADS仿真軟件。（四）實(shí)驗(yàn)要求： 根據(jù)無線電射頻收發(fā)鏈路測試中對濾波器性能的測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用ADS仿真