微波課程設(shè)計(jì)報(bào)告微波圖像傳輸系統(tǒng)

1、微波技術(shù)與天線課程設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)： 電子信息工程學(xué)院 班級(jí)： 電子信息工程(1)班 姓名： 黃日志 學(xué)號(hào)： 201230085232 序號(hào): 1 日期： 2014年12月 微波圖像傳輸系統(tǒng)一 設(shè)計(jì)目的1了解圖像調(diào)制和解調(diào)的特性2掌握?qǐng)D像傳輸?shù)脑?學(xué)會(huì)進(jìn)行圖像的發(fā)射和接收二 設(shè)計(jì)方案 微波圖像傳輸系統(tǒng)由發(fā)送系統(tǒng)與接收系統(tǒng)組成，兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作完成微波圖像的傳輸。 1.發(fā)送系統(tǒng)由攝像機(jī)、TV調(diào)制器、混頻器、射頻放大器、功分器、壓控振蕩器VCO及天線組成。2.接收系統(tǒng)由天線、定向耦合器、混頻器、圖像解調(diào)器和顯示器組成。 微波圖像傳輸系統(tǒng)原理圖如圖1圖1三 工作原理說(shuō)明1. 工作原理從攝像機(jī)出來(lái)的圖

2、像視頻信號(hào)，通過(guò)TV調(diào)制器輸出調(diào)幅波，混頻器將調(diào)幅波信號(hào)f0與VCO信號(hào)f1進(jìn)行混頻，取其和頻，得到更高的頻率信號(hào)頻率為f0+f1。由于混頻后信號(hào)功率較小，因此在它的后面需經(jīng)過(guò)射頻放大器使信號(hào)功率放大。信號(hào)獲得足夠大的功率后，才能送到天線上發(fā)射出去。由另一個(gè)天線接收信號(hào)后發(fā)送到混頻器與10db定向耦合器發(fā)出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行混頻，再由圖像解調(diào)器將視頻信號(hào)解調(diào)出來(lái)，最后發(fā)送到顯示端。2. 元件介紹TV調(diào)制器 TV調(diào)制器使輸入的圖像信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行振幅調(diào)制，用攜有信息的低頻信號(hào)去控制載波的幅度，使載波的幅度按照?qǐng)D像視頻信號(hào)的規(guī)律變化。TV調(diào)制器輸出調(diào)幅波。 混頻器 是將信號(hào)頻率由一個(gè)量值變換為另一個(gè)量

3、值的過(guò)程。也叫變頻器。混頻器通常由非線性元件和選頻回路構(gòu)成。發(fā)射端的混頻器是將已調(diào)信號(hào)（頻率為f0）與VCO信號(hào)（頻率為f1）進(jìn)行混頻，取其和頻，得到更高頻率的信號(hào)（頻率為f0+f1），信號(hào)經(jīng)混頻后，只有頻譜的搬移，不出現(xiàn)新的并落在有用的頻譜內(nèi)的分量。壓控振蕩器VCO 指輸出頻率與輸入控制電壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系的振蕩電路(VCO)，頻率是輸入信號(hào)電壓的函數(shù)。在振蕩電路中采用壓控元件作為頻率控制器件，它的中心頻率是在沒(méi)有外加控制電壓時(shí)固有的頻率，在一定范圍內(nèi)頻率變化與控制電壓成線性關(guān)系。直流電源為VCO提供兩路電壓，其中一路作為VCO的偏置電壓，電壓值為12VDC，另外一路作為VCO的調(diào)諧電壓，電壓值為

4、012VDC。功率分配器 功率分配器將VCO信號(hào)輸出功率分配為兩路，一路供給發(fā)射端，與TV調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行混頻。另一路經(jīng)過(guò)10dB定向耦合器，傳輸?shù)叫盘?hào)接收系統(tǒng)部分，與天線接收的信號(hào)進(jìn)行混頻。射頻放大器由于混頻后信號(hào)功率較小，因此在它的后面需經(jīng)過(guò)射頻放大器使信號(hào)功率放大。信號(hào)獲得足夠大的功率后，才能饋送到天線上輻射出去。天線天線是無(wú)線微波圖像傳輸系統(tǒng)的重要組成部分，天線（antenna)是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無(wú)界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。定向耦合器 是一種通用的微波/毫米波部件，是一種有方向性的無(wú)源微波功率分配器件?？捎糜谛盘?hào)的

5、隔離、分離和混合，如功率的監(jiān)測(cè)、源輸出功率穩(wěn)幅、信號(hào)源隔離、傳輸和反射的掃頻測(cè)試等。主要技術(shù)指標(biāo)有方向性、駐波比、耦合度。 四 系統(tǒng)搭建與結(jié)果分析系統(tǒng)搭建如圖2圖2結(jié)果分析 在顯示端開始沒(méi)有顯示圖像或圖像不清晰，要先關(guān)掉電源，重新檢查系統(tǒng)各元器件是否連接正確，再要慢慢的調(diào)試電壓源的電壓值，直到顯示端清晰完整的顯示圖像。五 本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議1. 簡(jiǎn)化系統(tǒng);因?yàn)橄到y(tǒng)搭建有點(diǎn)繁雜，導(dǎo)致圖像在傳輸時(shí)受到很大的干擾或抑制；2. 攝像機(jī)像素太小，導(dǎo)致在顯示端顯示的圖像不夠清晰，建議用大一點(diǎn)的像素的攝像機(jī)；3. 兩個(gè)天線之間的接收距離不能太遠(yuǎn)，要提高天線的發(fā)送與接收能力等。六 總結(jié)（感想和心得等）本次的課程設(shè)

6、計(jì)，我和同學(xué)共同完成了這次微波圖像傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)前我們就參考了課本和指導(dǎo)書，但在剛開始的時(shí)候，我們都很迷茫，知道要做什么，但卻不知道該從何動(dòng)手，不過(guò)后來(lái)經(jīng)過(guò)深入的研究和了解，最終我們還是完成了這次微波圖像傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我加深了對(duì)微波技術(shù)與天線理論知識(shí)的理解，提高了手動(dòng)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。在微波圖像傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)中，我了解到微波圖像傳輸?shù)墓ぷ髟?，也更加深刻理解了微波接收與發(fā)送的工作原理。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然也遇到了不少問(wèn)題，但在同學(xué)和老師的幫助下，最終還是成功的完成了。 總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。在以后的學(xué)習(xí)工作中，我會(huì)不斷加強(qiáng)動(dòng)手能力和理解能力，對(duì)未來(lái)在

7、微波技術(shù)方面的發(fā)展打下基礎(chǔ)。匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)1、 設(shè)計(jì)目的RF電路中，常常遇到不同傳輸線間的連接、不同元器件間的連接和天線與饋線間的連接等問(wèn)題。如果直接連接，由于阻抗不匹配，必然會(huì)產(chǎn)生反射。因此，需要在連接點(diǎn)間插入匹配網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，保證功率無(wú)反射地傳輸。另外，為了使信號(hào)源輸出功率最大，也希望外電路的輸入阻抗與源阻抗實(shí)現(xiàn)共軛匹配，因此，在外電路與信號(hào)源之間通常也需要匹配網(wǎng)絡(luò)。2、 阻抗匹配的好處1. 使傳輸功率無(wú)反射地傳送給負(fù)載2. 實(shí)現(xiàn)源最大功率輸出3.改善系統(tǒng)的信噪比4.減少振幅和相位誤差3、 設(shè)計(jì)方案 1.常用的匹配網(wǎng)絡(luò)形式有 （1）L型匹配網(wǎng)絡(luò)（集總元件網(wǎng)絡(luò)） （2）支節(jié)匹配器（單支

8、節(jié)、雙支節(jié)匹配） （3）1/4波長(zhǎng)阻抗變換器（單節(jié)和多節(jié)） （4）寬帶阻抗變換器（漸變線） 2.設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)有兩種方法可供選擇： （1）解析方法 （2）利用Smith圓圖 前者可以得到精確的結(jié)果，并適合于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。后者無(wú)須復(fù)雜計(jì)算，更加直觀，便于對(duì)匹配過(guò)程的理解。 本次設(shè)計(jì)使用方案(2).4、 史密斯圖圓法介紹 1.Smith圓圖法的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)觀察阻抗在Smith圓圖上的變化軌跡，我們能夠體會(huì)到每個(gè)電路元件對(duì)實(shí)現(xiàn)特定匹配狀態(tài)的貢獻(xiàn)。而且元件類型和元件參數(shù)方面的任何錯(cuò)誤都能立即在Smith 圓圖上反映出來(lái)，從而使設(shè)計(jì)工程師能夠直接進(jìn)行調(diào)整。 2.Smith圓圖法的要點(diǎn)： 電抗元件與阻抗串聯(lián)將導(dǎo)致Smith圓圖上的相應(yīng)阻抗點(diǎn)沿等電阻圓移動(dòng)。并聯(lián)將導(dǎo)致Smith圓圖上的相應(yīng)導(dǎo)納點(diǎn)沿等電導(dǎo)圓移動(dòng)。 Smith圓圖