北京郵電大學_電磁場與電磁波實驗微波接收系統(tǒng)的測量

1、北京郵電大學電磁場與微波測量實驗報告學院：電子工程學院班級：組員： 報告撰寫人： 微波收發(fā)機的系統(tǒng)調(diào)測微波TV收系統(tǒng)的基本原理一、 實驗原理基本無線通信系統(tǒng)一般由發(fā)信機、收信機及其天線（含饋線）構(gòu)成。如圖1所示。 天饋 天饋收信機發(fā)信機 信源 信宿 圖1 無線通信系統(tǒng)的組成1. 發(fā)信機發(fā)信機的主要作用是將需要傳輸?shù)男旁葱盘栠M行處理并發(fā)送出去。首先通過調(diào)制器用信源信號對高頻正弦載波進行調(diào)制形成中頻已調(diào)制載波，中頻已調(diào)制載波經(jīng)過變頻器和濾波器轉(zhuǎn)換成射頻已調(diào)制載波，射頻已調(diào)制載波送至射頻放大器進行功率放大，最后送至發(fā)射天線，轉(zhuǎn)換成輻射形式的電磁波發(fā)射到空間。一個典型的無線發(fā)信機的組成框圖，如圖2所示

2、。射頻放大器射頻濾波器上變頻器調(diào)制器信源信號 天線本振圖2 無線發(fā)信機的組成框圖2. 收信機 收信機的主要作用是將天線接收下來的射頻載波還原成要傳輸?shù)男旁葱盘?。收信機的工作過程實際上是發(fā)信機的逆過程，首先對來自接收天線的射頻載波信號進行低噪聲放大，然后經(jīng)過下變頻器、中頻濾波器中頻放大器變換稱為滿足解調(diào)電平要求的中頻已調(diào)制載波，最后經(jīng)過解調(diào)器還原出原始的信源信號。一個典型的無線收信機的組成框圖，如圖3所示。中頻放大器中頻濾波器低噪聲放大器解調(diào)器下變頻器本振天線 輸出信號圖3 無線收信機的組成框圖3. 天線天線是無線通信系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分之一。天線的主要作用是把發(fā)信機送來的射頻載波變換成空

3、間電磁波并輻射出去（發(fā)射端）或者把收到的空間電磁波變換成射頻載波并送給收信機（接收端）。本實驗將對使用的額微波收發(fā)系統(tǒng)（SD3200）微波電路實驗訓練系統(tǒng)的各個參數(shù)進行測量，實驗者能完整、透徹的了解微波射頻系統(tǒng)，掌握微波收發(fā)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識。SD3200R/T微波TV收發(fā)系統(tǒng)由發(fā)射機系統(tǒng)和接收機系統(tǒng)兩個試驗箱組成。該微波TV收發(fā)系統(tǒng)是一套工作在900MHz微波頻段的無線通信實訓系統(tǒng)，可以進行圖像和話音業(yè)務(wù)的無線傳輸實驗，同時可以進行濾波器，放大器，濾波放大器等電路的相關(guān)實驗。微波TV收發(fā)系統(tǒng)主要由TV發(fā)射機系統(tǒng)和TV接收機系統(tǒng)兩部分組成。微波發(fā)射機和接收機組成方框圖如下圖所示微波TV收發(fā)系統(tǒng)可以

4、提供6個無線信道，信道間隔8MHz，頻率設(shè)置如下表所示。信道中心頻率均為60MHz信道CH1CH2CH3CH4CH5CH6中心頻率（MHz）900892884876868860發(fā)射機本振頻率（MHz）960952944936928920接收機本振頻率（MHz）938930922914906898二、 實驗內(nèi)容及步驟1、發(fā)射機的輸出頻譜測量（1） 連接測試系統(tǒng)（頻譜分析儀街道功率放大器的輸出端）。（2） 將信道選擇器設(shè)置為CH1.（3） 用頻譜分析儀觀測并記錄微波TV發(fā)射機系統(tǒng)的輸出信號頻譜圖，頻譜圖記錄在數(shù)據(jù)表格中。（4） 測量并記錄輸出信號的主要頻率分量和信號電平，測試數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表格中。

5、（5） 將信道選擇器分別設(shè)置在CH2CH6，測量并記錄的主要頻率分量和信號電平，測試數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表格中。2、微波TV接收機系統(tǒng)調(diào)試1） 接收信道的單載波調(diào)試（1） 連接測試系統(tǒng)（斷開調(diào)制器）。（2） 將信道選擇器設(shè)置為CH1.根據(jù)接收信道的中心頻率，設(shè)置微波信號發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號（如900MHz，-40dBm）。（3） 用頻譜分析儀測量中頻放大器的輸出頻率和電平，測試數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表格中。（4） 將信道選擇器分別設(shè)置在CH2CH6，并根據(jù)相應(yīng)的信道設(shè)置微波信號發(fā)生器的輸出信號頻率，重復以上測量，測試數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表格中。2） 接收信號的頻譜測量（1） 連接測試系統(tǒng)（斷開調(diào)制

6、器，發(fā)設(shè)計和接收機距離30cm左右）。（2） 將發(fā)射機和接收機的信道均設(shè)置為CH1。用頻譜分析儀觀測中頻放大器的輸出信號頻譜圖，并與TV發(fā)射機的輸出頻譜圖相比較。（3） 將發(fā)射和接收信道分別設(shè)置為CH2CH6，觀察頻譜圖變化。3）接收機的靈敏度測量（1）連接測試電路（頻譜分析儀與接收機使用相同信號的天線，并盡量靠近）。（2）將發(fā)射機和接收機的信道均設(shè)置為CH1，觀測電視機接收到的視頻圖像，保證接收到清晰圖像。（3）移動發(fā)射機，增大發(fā)射機和接收機的距離，直到圖像無法接收為止。（4）移動發(fā)射機，減小發(fā)射機和接收機的距離，直到剛剛接收到清晰圖像為止（注意要保持頻譜分析儀和接收機到發(fā)射機的距離相同）。

7、（5）用頻譜分析儀測量接收信號中電平最高的頻率分量的功率電平，記錄測試數(shù)據(jù)。（6）將發(fā)射和接受新到分別設(shè)置為CH2-CH6，重復以上測量，記錄測試數(shù)據(jù)。三、 實驗數(shù)據(jù)及分析1、 微波TV發(fā)射機系統(tǒng)的調(diào)試（1）發(fā)射機的輸出頻譜測量信道設(shè)置主要頻率分量和電平CH1頻率（MHz）893.2899.866906.267電平（dBm）-11.5511.00-14.65CH2頻率（MHz）885.467891.867898.400電平（dBm）-8.169.21-7.13CH3頻率（MHz）887.467884.00890.4電平（dBm）-10.5912.53-11.14CH4頻率（MHz）869.46

8、7875.867882.267電平（dBm）-11.8110.78-5.22CH5頻率（MHz）861.33867.867874.267電平（dBm）-10.189.47-8.02CH6頻率（MHz）853.3860.0866.40電平（dBm）-18.2010.56-9.242、 微波TV接收機系統(tǒng)調(diào)試3、接收信道的單載波調(diào)制信道設(shè)置CH1CH2CH3CH4CH5CH6輸入頻率（MHz)900892884876868860輸入電平（dBm）-40輸出頻率（MHz)3838.23829.5947.1529.837輸出電平（dBm）-25-40-27-24-28.74-23.48接收信號的頻譜測

9、量信道設(shè)置輸出頻率（MHz）輸出電平（dBm)CH137.9-29.38CH237.91-29.87CH337.92-29.75CH437.917-34.68CH537.917-31.97CH637.933-29.78（3）接收機的靈敏度測量CH1CH2CH3CH4CH5CH6接收靈敏度/dBm-12.14-25.83-33.02-20.5-40.01-30.09微波TV收發(fā)系統(tǒng)的干擾測量一、實驗原理在無線通信系統(tǒng)中，無線信道是一個開路環(huán)境，除了噪聲的影響外，不同系統(tǒng)或相同系統(tǒng)的不同發(fā)射機發(fā)射的無線信號也可能會相互干擾。而且干擾的影響往往比噪聲的影響更大，噪聲可能造成通信質(zhì)量的惡化，而干擾很可

10、能會直接造成通信的中斷。無線通信中的干擾主要包括同頻干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。1. 同頻干擾同頻干擾指的是相同工作頻率的發(fā)射機之間的干擾，同頻干擾是無線通信系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的一種干擾，也稱為同信道干擾或同載頻干擾。凡是能夠進入接收機通帶內(nèi)的其他系統(tǒng)的發(fā)射機或本系統(tǒng)的其他發(fā)射機發(fā)射的載頻信號都可能稱為接收機的同頻干擾。同頻干擾示意圖如下所示。2. 鄰頻干擾鄰頻干擾指的是工作在鄰近信道的發(fā)射機的發(fā)射信號落入了接收機的通帶內(nèi)造成的干擾。鄰頻干擾主要是由與發(fā)射機工作頻帶相鄰的若干信道的發(fā)射機的寄生邊帶頻率、寬帶噪聲、寄生輻射等產(chǎn)生的干擾。鄰頻干擾的抑制涉及發(fā)射機的噪聲和寄生輻射、接收機的選擇性及鄰近頻道

11、的間隔等諸多因素。一種無線發(fā)射機的邊帶噪聲造成的鄰頻干擾如下圖所示。3. 互調(diào)干擾當兩個或兩個以上的不同頻率的信號通過同一個非線性電路時，將會發(fā)生互相調(diào)制，產(chǎn)生新的頻率的信號的輸出，如果該頻率正好落在了接收機的工作信道帶寬內(nèi)，就會構(gòu)成對該接收機的干擾，稱這種干擾為互調(diào)干擾或交調(diào)干擾。二、實驗內(nèi)容及分析1. 環(huán)境干擾的測量按照如圖所示的方式連接測試系統(tǒng)（關(guān)閉實驗中的所有微波TV發(fā)射機的電源）頻譜分析儀用頻譜分析儀觀測微波TV收發(fā)系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)的環(huán)境干擾，如果有干擾，記錄干擾信號的頻率范圍和信號電平，確定受干擾的信道，測試數(shù)據(jù)如下表所示。環(huán)境干擾測量頻率范圍/MHz干擾信號電平/dBm受干擾信道

12、干擾1117.5-55無干擾2892.5-38.9CH2干擾3895.9-40.36CH2分析：實驗中并為關(guān)閉實驗室中所有的微波TV發(fā)射機，因此有部分干擾是來自環(huán)境中固有的，有部分干擾是實驗室中其他組的發(fā)射機發(fā)射出來的信號。向117.5MHz的信號應(yīng)該就是環(huán)境中固有的，干擾電平比實驗室中發(fā)射機發(fā)出的信號干擾電平小。而且對本次實驗中用到的信道的干擾不會很大，因為頻率偏離的比較遠。2. 同頻干擾的測量1) 按照如下圖所示的方式連接電路，先關(guān)閉正常發(fā)射機和干擾發(fā)射機的電源，打開正常發(fā)射機的電源，將發(fā)射信道設(shè)置為指定信道，調(diào)整正常發(fā)射機和接收機的距離，保證接收機接收到清晰的圖像。2) 用頻譜分析儀觀測

13、接收信號的頻譜，測量接收信號電平最高的頻率分量的頻率和電平，記錄數(shù)據(jù)。3) 打開干擾發(fā)射機電源，將發(fā)射信道設(shè)置為正常發(fā)射機的相同信道，此時接收機應(yīng)當無法收到清晰的圖像，用頻譜分析儀觀測接收信號的頻譜變化，分析通信中斷的原因。4) 移動干擾發(fā)射機，使其逐漸遠離接收機，直到接收機剛剛可以接收到清晰的圖像為止。5) 關(guān)閉正常發(fā)射機電源，用頻譜分析儀測量干擾信號中電平最高的頻率分量的頻率和電平，計算接收信號的載干比，記錄在表格中。信道設(shè)置中心頻率/MHz信號電平/dBm載干比/dB正常信號899.74-16.251.44同頻干擾899.63-17.69分析：實驗中實驗現(xiàn)象是非常明顯的，一旦把領(lǐng)桌的實驗

14、箱的發(fā)射信道和我們的設(shè)置成同樣的，那么我們的接收機接收到的信號明顯受到干擾，而且如果干擾天線離接收天線近一點的話，接收機連接的TV顯示的就會是干擾機發(fā)出的信號。因此同頻干擾的影響是非常嚴重的。就相當于是有兩臺相同頻率的發(fā)射機，一臺發(fā)射的是目的信號，另一臺被視為干擾發(fā)射源，這時由于是同頻干擾，接收機就很難辨別哪個是應(yīng)該接受的信號。3. 鄰頻干擾的測量1) 按照如圖所示方式連接電路，首先打開正常發(fā)射機和接收機，將發(fā)射信道設(shè)置為指定頻道，保證接收機能接收到清晰的圖像。2) 用頻譜分析儀觀測接收信號的頻譜，測量接收信號電平最高的頻率分量的頻率和電平，記錄數(shù)據(jù)。3) 打開干擾發(fā)射機電源，將發(fā)射信道設(shè)置為

15、正常發(fā)射機的相鄰信道，觀測接收機的接受圖像的變化并分析原因。4) 關(guān)閉正常發(fā)射機電源，用頻譜分析儀測量干擾信號中電平最高的頻率分量的頻率和電平，計算接收信號的載干比，記錄在表格中。信道設(shè)置正常發(fā)射機干擾發(fā)射機中心頻率/MHz信號電平/dBm正常信號899.74-17.98鄰頻信號894.0-35.78干擾信號907.31-47.07分析:由于鄰頻信號與正常發(fā)射機發(fā)射的信號的中心頻率離得很近，因此也會在發(fā)射信號的載頻兩側(cè)，會對接收機接收信號造成一定的干擾。打開干擾發(fā)射機電源并且設(shè)置為正常發(fā)射機的相鄰信道后，接收機的接收圖像會變得模糊一些，這是鄰頻干擾造成的。三、實驗總結(jié)通過本次實驗，我們小組經(jīng)過親身的實踐，我們了解了微波TV收發(fā)系統(tǒng)的基本原理，同時也明白了微波TV收發(fā)系統(tǒng)收到的干擾也會很多，所以在現(xiàn)實生活中，我們也懂得了技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢，也能在之后的學習中更加理解這一點。 在無線信道中，由于傳輸環(huán)境的不穩(wěn)定性可能會存在很多干擾，如本實驗中研究的同頻干擾、鄰