無(wú)線通信技術(shù)專題實(shí)驗(yàn)

1、無(wú)線通信技術(shù)專題實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一微波通信系統(tǒng)視頻與音頻傳輸實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解微波發(fā)信平臺(tái)與接收平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)與主要設(shè)計(jì)參數(shù)。.利用實(shí)驗(yàn)單元電路的實(shí)際測(cè)量了解發(fā)信機(jī)與收信機(jī)的特性。三、理論分析本設(shè)計(jì)平臺(tái)是一套短距離、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的微波電視發(fā)送和接收系統(tǒng)，它將現(xiàn)場(chǎng)攝得的視頻、音頻信號(hào)以微波方式傳送，再向電視中心站或有線電視站發(fā)送。伴音采用FM圖像采用AM分別調(diào)制到中頻信號(hào) 70MHz附近（雙載波），經(jīng)過(guò)中頻濾波, 再經(jīng)上變頻輸出為 2.0-2.7GHZ射頻信號(hào)。經(jīng)功率放大器放大后，最終由天線發(fā)射出去。四、發(fā)信平臺(tái)原理簡(jiǎn)介1、原理方框圖2、發(fā)信平臺(tái)物理鏈路基本概念：發(fā)信系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)輸入信號(hào)（話音

2、、數(shù)據(jù)和圖象）對(duì)中頻70MHz進(jìn)行調(diào)制后，得 到一個(gè)中心頻率為 fm的調(diào)制信號(hào)，通過(guò) 20dB可調(diào)衰減，經(jīng)中頻濾波器濾去信道通帶外的 各次諧波，然后用一個(gè)本振信號(hào)與中頻信號(hào)送至混頻器，混頻器執(zhí)行乘積功能，得出雙邊帶信號(hào)產(chǎn)生已調(diào)載波。也就是說(shuō)，混頻輸出包含有下邊帶 fLO-fm和上邊帶fLO+fm。后送至微波 帶通濾波器，得出上變頻載波信號(hào)（和頻），并濾除帶外無(wú)用信號(hào)。 功率放大器放大此信號(hào)，最后送到天線發(fā)射。五、收信機(jī)原理簡(jiǎn)介1、原理方框圖4圖3 長(zhǎng)信系統(tǒng)方推圖“2、收信機(jī)物理鏈路基本概念：收信機(jī)如圖3所示。在接收平臺(tái)處，接收天線收到的信號(hào)是發(fā)射機(jī)發(fā)出的射頻信號(hào)，接收到的射頻信號(hào)首先經(jīng)低噪聲放

3、大器抑制噪聲放大信號(hào)，經(jīng)微波帶通濾波器濾波后，送至混頻器與接收平臺(tái)本振信號(hào)進(jìn)行混頻 （差頻），得出下邊帶信號(hào)。也就是，使用的本振頻率與發(fā) 射機(jī)本振頻率偏移的方向不同，得出中頻IF信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)中頻濾波器消除不必要的諧波成分，送至中頻AGC放大器放大。中頻 AGC放大器和濾波器有高的增益和窄的帶寬，比單獨(dú)使用高增益RF放大器時(shí)有較小噪聲功率。采用中頻自動(dòng)增益控制電路，當(dāng)發(fā)生傳輸信號(hào)衰落時(shí)，它可以自動(dòng)的提高增益來(lái)補(bǔ)償衰減。當(dāng)傳輸信號(hào)增大時(shí)，它可以減小增益抑制信號(hào)過(guò)強(qiáng)，從而保持信號(hào)傳輸?shù)钠椒€(wěn)性。最后中放 輸出送至解調(diào)器恢復(fù)語(yǔ)音和視頻信號(hào)。六、實(shí)驗(yàn)線路連接發(fā)信機(jī)信號(hào)發(fā)出端與發(fā)射天線相連，接收機(jī)信號(hào)輸

4、入端與接收天線相連，調(diào)節(jié)發(fā)射天 線與接收天線的方向，直至在接收平臺(tái)的監(jiān)視器上可以清楚的看到攝像頭拍攝的圖像。七、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接好解調(diào)器和 J21 接頭處的電纜，攝像頭電源線為紅色，語(yǔ)音線為白色，視頻線為黃色。監(jiān)視器視頻線為黃色，音頻線為紅色。2、接上穩(wěn)壓電源。3、開(kāi)機(jī)預(yù)熱5 分鐘，開(kāi)啟監(jiān)視器。此時(shí)應(yīng)出現(xiàn)清晰的圖象，對(duì)攝像頭話音口說(shuō)話，監(jiān)視器能聽(tīng)到清楚的聲音。4、調(diào)節(jié)發(fā)信平臺(tái)中的可變衰減器(020dB) ，圖象和語(yǔ)音質(zhì)量會(huì)因衰減的大小而變化，衰減越大圖像語(yǔ)音質(zhì)量越差。實(shí)驗(yàn)二中頻調(diào)制器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解調(diào)制器的基本結(jié)構(gòu)與主要設(shè)計(jì)參數(shù)。.利用實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)際測(cè)量了解調(diào)制器的特性。二、理論分析調(diào)

5、制過(guò)程是將低頻信號(hào)搬移到高頻段的過(guò)程，是用低頻信號(hào)去控制高頻振蕩器，使高頻振蕩器輸出信號(hào)的參數(shù)（幅度、頻率、相位）隨著低頻信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)將低頻 信號(hào)搬移到高頻段，由高頻信號(hào)攜帶進(jìn)行傳播。調(diào)制過(guò)程在發(fā)信端，完成調(diào)制過(guò)程的裝置叫 調(diào)制器。解調(diào)過(guò)程是調(diào)制的反過(guò)程，即把低頻信號(hào)從高頻載波上搬移下來(lái)的過(guò)程。解調(diào)過(guò)程在接收端，實(shí)現(xiàn)解調(diào)的裝置叫解調(diào)器。調(diào)制器原理為了實(shí)現(xiàn)圖像和語(yǔ)音信號(hào)的同步傳播，往往在發(fā)送端同時(shí)采取幅度和頻率兩種調(diào)制方 式。其中，圖像采取幅度調(diào)制，語(yǔ)音則采取頻率調(diào)制。同時(shí)為了避免相互干擾，采用雙載波 分別攜帶兩種低頻信號(hào)。（1）圖像調(diào)制圖像視頻信號(hào) VF對(duì)70MHz載波Fp信號(hào)進(jìn)

6、行幅度調(diào)制（AM ）,其原理見(jiàn)圖1所示。低頻視頻正4!詞制器已調(diào)射頻亞P70MHz-高頻本振載波Fjm-因L 洶調(diào)匐器原野（2）語(yǔ)音調(diào)制音頻信號(hào)SF對(duì)63.5MHz載波Fs進(jìn)行頻率調(diào)制（FM ）,其原理見(jiàn)圖4所示。低頻音頻SF喜頻莪激Fw已調(diào)射頻圖4FM調(diào)制器除理一(3)信號(hào)的合成傳播7所示。將兩路分別攜帶圖像和語(yǔ)音信號(hào)的高頻載波合成同時(shí)發(fā)送，其原理見(jiàn)圖高頻本麻敕泌F肝KF雙載波0- AV&FM雙載波調(diào)制解理三、硬件測(cè)量1.用頻譜儀測(cè)試調(diào)制器輸出端已調(diào)制載波信號(hào)。2.同上儀表測(cè)試不加調(diào)制信號(hào)時(shí)載波輸出信號(hào)。(斷開(kāi)圖象和語(yǔ)音信號(hào))四、實(shí)驗(yàn)線路連接在實(shí)驗(yàn)接收平臺(tái)上連接好語(yǔ)音圖像信號(hào)的輸入，在中頻輸

7、出端口選擇監(jiān)控，用信號(hào)線將 中頻輸出端口與頻譜儀緊密連接O五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.實(shí)驗(yàn)三中頻解調(diào)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解解調(diào)器的基本結(jié)構(gòu)與主要設(shè)計(jì)參數(shù)。2、利用實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)際測(cè)量了解解調(diào)器的特性。二、理論分析完成調(diào)制過(guò)程的裝置叫調(diào)制器。解調(diào)過(guò)程是調(diào)制的反過(guò)程，即把低頻信號(hào)從高頻載波上 搬移下來(lái)的過(guò)程。解調(diào)過(guò)程在接收端，實(shí)現(xiàn)解調(diào)的裝置叫解調(diào)器。對(duì)于普通的單載波 AM信號(hào)，由于載波信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，因此 常采用非相干解調(diào)，即普通的檢波方式實(shí)現(xiàn)解調(diào)。但對(duì)于合成雙載波調(diào)制信號(hào)的解調(diào)則不能 簡(jiǎn)單地采用這種方式，往往采取“同步檢波”（相干解調(diào)）。其原理見(jiàn)圖1所示。在此解調(diào)過(guò)程中，接收端的本

8、振70MHz要與發(fā)送端的本振載波同步較為重要。否則，即使能夠保證音頻 FM信號(hào)的解調(diào)，也又t以保證圖像AM信號(hào)的解調(diào)。為此，接收端采用鎖相環(huán)PLL方式產(chǎn)生本振。三、硬件測(cè)量.用示波器測(cè)試解調(diào)器監(jiān)測(cè)點(diǎn)已調(diào)載波輸入信號(hào)。.同上儀表測(cè)試不加調(diào)制信號(hào)時(shí)載波輸出信號(hào)。（斷開(kāi)圖象和語(yǔ)音信號(hào)）四、實(shí)驗(yàn)線路連接在信號(hào)接收平臺(tái)上，選擇接收端采用鎖相環(huán)PLL方式產(chǎn)生本振，在中頻解調(diào)器輸出端選擇監(jiān)控，用信號(hào)線將中頻解調(diào)器輸出端口與頻譜儀緊密連接。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析oM-z3Q實(shí)驗(yàn)七微波鎖相振蕩器的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解微波鎖相振蕩器的基本原理與設(shè)計(jì)方法，加深對(duì)基本鎖相環(huán)工作原理的理解。2、熟悉微波鎖相環(huán)數(shù)字頻率合成

9、器的電路組成與工作原理，測(cè)量以了解微波鎖相振蕩器的特性。3、學(xué)會(huì)使用微波軟件對(duì)射頻微波鎖相振蕩器的設(shè)計(jì)和仿真，并分析結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)試儀表：頻譜儀1、輸出信號(hào)的相位噪聲以及諧波電平值。2、測(cè)試輸出頻率，輸出功率。測(cè)試儀表：頻譜儀1、將鎖相輸出J8直接連到頻譜儀的輸入端，測(cè)試鎖相輸出的頻率及功率值。三、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1、以發(fā)信機(jī)為例，將撥段開(kāi)關(guān)S2撥到鎖相輸出端，將輸出開(kāi)關(guān)S3撥到監(jiān)測(cè)端。2、用射頻電纜線將 J8輸出信號(hào)連接到頻譜儀輸入端( RF INPUT),按下Span鍵，選 擇全跨頻，顯示頻上顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜。3、調(diào)出Marker鍵，將其打開(kāi)，按下“搜索峰值”按鈕，記錄待測(cè)信號(hào)的

10、頻率及功率大 小。測(cè)量輸出頻率MHz輸出功率dBm四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析次好儕4方前精搜焉次蚱俏右方次蜂依左方標(biāo)記利中心埃率標(biāo)迎 中心頡率ittai崎依技宓Spectrum Anatyzef 500 kHz - 3 GHzGW inSTEK GSP.73Q500 kHz 一 3 GHzMkr3t 2JO36GHZ7SEKGSP-73OSpectrum Analyzer500 kHz - 3 GHzMkr3t除it刖中心*享實(shí)驗(yàn)八 壓控振蕩器(VCO) 的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解變?nèi)荻O管的基本原理與壓控振蕩器的設(shè)計(jì)方法。2、利用實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)際測(cè)量使學(xué)生了解壓控振蕩器的特性。3、學(xué)會(huì)使用微波軟件對(duì)壓控

11、振蕩器進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，并分析結(jié)果。二、硬件測(cè)量以發(fā)信機(jī)為例1、將鎖相環(huán)工作開(kāi)關(guān) S2撥至壓控VCO電壓工作狀態(tài)(左邊)，開(kāi)關(guān)S3撥到左邊監(jiān)測(cè)端。2、通過(guò)射頻電纜線將J8 連接到綜合測(cè)試儀的功率/ 頻率輸入端，同時(shí)調(diào)節(jié)電位器 W2,觀察輸出電壓的改變，用萬(wàn)用表在測(cè)試點(diǎn) PLO處測(cè)量電壓，同時(shí)觀察頻率的變化并完成下列 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。調(diào)整VCCST調(diào)電壓電位器，并記錄所測(cè)頻率值,電壓值在“ VOLTAGE處測(cè)得。將VCO輸出端接到綜合測(cè)試儀的頻率測(cè)試輸入端，直接測(cè)得壓控振蕩的頻率，并進(jìn)行記錄.最大 MHz。最小 MHz。3、測(cè)試項(xiàng)目：工作頻率范圍：指滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求的電調(diào)諧或機(jī)械調(diào)諧頻率范圍 , 用起止

12、頻率表示, 單位為 MHz或 GHz。射頻輸出功率：指給定條件下輸出功率的大小，以dBm表示(1mw為0dBm),比鎖相環(huán)輸出信號(hào)功率值略低，在5dBm左右。功率平坦度(需頻譜儀測(cè)試) ：指輸出功率在工作頻率范圍內(nèi)的變化。以 dBm 表示。調(diào)諧電壓范圍：指對(duì)應(yīng)電調(diào)帶寬起止電壓，用伏特( V)表示。測(cè)得數(shù)值在0到5V左右。推頻系數(shù)(需頻譜儀測(cè)量) :MHz/V 表示。指振蕩器輸出頻率隨電源電壓變化的敏感程度用(6)諧波電平(需頻譜儀測(cè)量)：指與輸出頻率相干的鄰近基波的諧波或分諧波含量與載波電平之比(7)雜散電平或寄生頻率范圍(需頻譜儀測(cè)量)：指出輸出頻率不相干的無(wú)用頻率含量與載波電平之比。用-d

13、Bc表示。(8)電源要求：指直流工作電壓土 V。電流mA max及電源紋波大小(mV)。(9)相位噪聲：指短期頻率穩(wěn)定度。用頻域的單邊帶相位噪聲譜密度表示。通常以一dBC/Hz/100KHz表示。其中的100KHz表示偏離載頻 100KHz處。 測(cè)得以上數(shù)值，并進(jìn)行記錄。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)頻率(GHz)電壓(V)2.34323.232.3643.712.38644.262.40644.762.43685.632.4646.472.4686.62.343.172.30882.512.26241.712.28562.082.23121.272.21041.022.19920.92.1

14、3840.42.12080.282.08320.042,壓控振蕩的振蕩最大頻率2343.2MHz,最小頻率2083.2MHz實(shí)驗(yàn)九微波帶通濾波器設(shè)計(jì)及其測(cè)量.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解基本帶通濾波器之設(shè)計(jì)方法。2、利用實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M實(shí)際測(cè)量以了解濾波器的特性。3、學(xué)會(huì)使用微波軟件對(duì)低通和高通濾波器的設(shè)計(jì)和仿真，并分析結(jié)果。、微波帶通濾波器的測(cè)量以發(fā)信機(jī)上面的帶通濾波器為例，點(diǎn)頻法測(cè)試帶通濾波器的特性：1 ,因?yàn)辄c(diǎn)頻信號(hào)源輸出頻率范圍為2.2GHz-2.5GHz,先確定待測(cè)濾波器是否在其帶寬范圍內(nèi)。2,取下帶通濾波器，將點(diǎn)頻信號(hào)源輸出調(diào)節(jié)至f1:2.2 GHz,記錄下輸出功率 P03,將點(diǎn)頻信號(hào)源輸出信號(hào)送至帶

15、通濾波器的輸入端，將頻譜儀連接至帶通濾波器輸 出端，記錄下輸出功率 P14,每隔20M測(cè)試一次，記錄輸出功率為P2, P3, P4, P5.5,記錄下對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，及帶通濾波器的輸出功率。6,準(zhǔn)備好坐標(biāo)紙，X坐標(biāo)為頻率范圍，Y軸為功率大小。(注意：P0為功率最大值)7,將上述測(cè)得數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，并連線，為保證測(cè)試精確，可適當(dāng)增加測(cè)試點(diǎn)數(shù)8,根據(jù)描點(diǎn)后的濾波器特性圖計(jì)算分析下列參數(shù)：三、參數(shù)注釋:中心頻率：濾波器通帶的頻率 f0, 一般取f0= (f1+f2) Z2, fl、f2為帶通濾波器左、右相對(duì)下降1dB或3dB邊頻點(diǎn)。窄帶濾波器常以插損最小點(diǎn)為中心頻率計(jì)算通帶帶寬。通帶帶寬：指需要通

16、過(guò)的頻譜寬度，BW= (f2-f1) 。 fl、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準(zhǔn)，下BI X (dB)處對(duì)應(yīng)的左、右邊頻點(diǎn)。通常用X=3、1、0.5即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB表征濾波器通帶帶寬參數(shù)。插入損耗：由于濾波器的引入對(duì)電路中原有信號(hào)帶來(lái)的衰耗，以中心頻率處損耗表征。阻帶抑制度：衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)。該指標(biāo)越高說(shuō)明對(duì)帶外干擾信號(hào)抑制的越好。帶內(nèi)波動(dòng)：通帶內(nèi)插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內(nèi)的帶內(nèi)波動(dòng)是 1dB o中心頻率f插入損耗帶外抑制1db和3db帶寬四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析輸出功率(dB出功率(mW俞出電壓(mV-63.70.0017121590.04137

17、8246-50.90.006158020.078473052-46.90.0091866860.095847202-45.90.0101528580.100761393-44.90.0112206440.10592754-41.90.0151462850.123070244-42.80.0138426620.117654843-39.60.0190631140.138069237-39.50.0192547020.138761312-35.10.0298969140.172907242-35.10.0298969140.172907242-34.30.0323869410.179963721-

18、33.30.0357931050.189190658-37.80.0228226910.151071809-38.80.0206508250.14370395-42.30.0145523910.12063329-41.20.0162445140.12745397-41.10.0164077750.128092836-420.0149955770.122456428-42.90.0137049250.11706803702. 17 2.2 2.23 2.26 2.29 2.32 2.35 2. 38 2.41 2.44 2.47 2.5 2.53頻率(GHz)輸出電王（南）2 5 15 1 O

19、0 0 0a (%)里羽堡實(shí)驗(yàn)十 微波放大器設(shè)計(jì)與測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解微波功率放大器的基本原理與設(shè)計(jì)方法。2、利用實(shí)驗(yàn)單元電路實(shí)際測(cè)量以了解放大器的特性。3、學(xué)會(huì)使用微波軟件對(duì)射頻放大器的設(shè)計(jì)和仿真，并分析結(jié)果。二、硬件測(cè)量以發(fā)信機(jī)為例：1 、準(zhǔn)備頻譜儀，測(cè)量軟件，電腦、相關(guān)模塊，電纜線，若干小器件等。2、用點(diǎn)頻信號(hào)源及頻譜儀，用點(diǎn)頻測(cè)試法測(cè)試放大器幅頻特性和增益的步驟（ 1 ）將開(kāi)關(guān) S1 撥到監(jiān)測(cè)端，此時(shí)J4 為信號(hào)輸入端， J1 為信號(hào)輸出端。（ 2 ）首先將點(diǎn)頻輸出信號(hào)調(diào)節(jié)至2.2GHz, 將點(diǎn)頻信號(hào)源輸出端接上外配的固定衰減器，防止送入信號(hào)進(jìn)放大器飽和，通常輸入信號(hào)在-20dBm

20、 左右，記錄經(jīng)衰減器輸出信號(hào)功率 P。（ 3 ） 關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源， 將信號(hào)送至功率放大器輸入端， 頻譜儀臉上電纜連接至信號(hào)輸出口 J1.（ 4 ）記錄下頻率值f0 及放大器輸出 P0.（5）每隔30M左右測(cè)試一次，依次記錄下頻率點(diǎn)f1,f2,f3 及放大器輸出值P1,P2,P3 （6）準(zhǔn)備好坐標(biāo)紙，X軸為頻率測(cè)試范圍，Y軸為功率數(shù)值表示，先對(duì)數(shù)值進(jìn)行打點(diǎn)， 繼續(xù)連接成平滑的線，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可適當(dāng)多選取測(cè)試點(diǎn)。（7） 根據(jù)描出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，計(jì)算出下列參數(shù)：放大器增益帶內(nèi)波動(dòng)值分析放大器的性能三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析頻率(GHz)輸出功率(dBm)輸出功率(mW輸出電壓(mV2.2436-30.10.

21、0492916790.2220172942.253-34.10.03304120.1817723862.254-36.10.0270518470.1644744572.2548-34.10.03304120.1817723862.2612-35.10.0298969140.1729072422.2764-36.10.0270518470.1644744572.2846-36.10.0270518470.1644744572.2922-35.10.0298969140.1729072422.2958-29.10.054475730.2334003642.3034-35.10.0298969140

22、.1729072422.3152-35.10.0298969140.1729072422.3168-29.10.054475730.2334003642.3304-30.10.0492916790.2220172942.3398-36.10.0270518470.1644744572.3412-36.10.0270518470.1644744572.3586-36.10.0270518470.1644744572.3802-37.10.0244775230.1564529432.3854-36.10.0270518470.1644744572.3922-37.10.0244775230.156

23、4529432.4062-37.10.0244775230.1564529432.418-40.10.0181333950.1346602962.4404-39.10.0200405010.1415644772.447-41.10.0164077750.1280928362.4816-41.10.0164077750.1280928362.4908-42.10.0148463680.1218456742.4982-44.10.0121551780.1102505252.5472-39.20.0198410950.140858421軾出電壓(mV)3. 22.2522 2.3044 2.35SS 3,40332.4S12. ELSE 2 66由 2. G17解(GHz)實(shí)驗(yàn)十七傳輸線的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解基本傳輸線、微帶線的特性。2