無線通信技術(shù)專題實驗

1、無線通信技術(shù)專題實驗實驗報告實驗一微波通信系統(tǒng)視頻與音頻傳輸實驗、實驗?zāi)康?了解微波發(fā)信平臺與接收平臺的基本結(jié)構(gòu)與主要設(shè)計參數(shù)。.利用實驗單元電路的實際測量了解發(fā)信機與收信機的特性。三、理論分析本設(shè)計平臺是一套短距離、點對點的微波電視發(fā)送和接收系統(tǒng)，它將現(xiàn)場攝得的視頻、音頻信號以微波方式傳送，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 70MHz附近（雙載波），經(jīng)過中頻濾波, 再經(jīng)上變頻輸出為 2.0-2.7GHZ射頻信號。經(jīng)功率放大器放大后，最終由天線發(fā)射出去。四、發(fā)信平臺原理簡介1、原理方框圖2、發(fā)信平臺物理鏈路基本概念：發(fā)信系統(tǒng)如圖1所示。當輸入信號（話音

2、、數(shù)據(jù)和圖象）對中頻70MHz進行調(diào)制后，得 到一個中心頻率為 fm的調(diào)制信號，通過 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，然后用一個本振信號與中頻信號送至混頻器，混頻器執(zhí)行乘積功能，得出雙邊帶信號產(chǎn)生已調(diào)載波。也就是說，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（和頻），并濾除帶外無用信號。 功率放大器放大此信號，最后送到天線發(fā)射。五、收信機原理簡介1、原理方框圖4圖3 長信系統(tǒng)方推圖“2、收信機物理鏈路基本概念：收信機如圖3所示。在接收平臺處，接收天線收到的信號是發(fā)射機發(fā)出的射頻信號，接收到的射頻信號首先經(jīng)低噪聲放

3、大器抑制噪聲放大信號，經(jīng)微波帶通濾波器濾波后，送至混頻器與接收平臺本振信號進行混頻 （差頻），得出下邊帶信號。也就是，使用的本振頻率與發(fā) 射機本振頻率偏移的方向不同，得出中頻IF信號。中頻信號經(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，比單獨使用高增益RF放大器時有較小噪聲功率。采用中頻自動增益控制電路，當發(fā)生傳輸信號衰落時，它可以自動的提高增益來補償衰減。當傳輸信號增大時，它可以減小增益抑制信號過強，從而保持信號傳輸?shù)钠椒€(wěn)性。最后中放 輸出送至解調(diào)器恢復(fù)語音和視頻信號。六、實驗線路連接發(fā)信機信號發(fā)出端與發(fā)射天線相連，接收機信號輸

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，直至在接收平臺的監(jiān)視器上可以清楚的看到攝像頭拍攝的圖像。七、實驗步驟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、開機預(yù)熱5 分鐘，開啟監(jiān)視器。此時應(yīng)出現(xiàn)清晰的圖象，對攝像頭話音口說話，監(jiān)視器能聽到清楚的聲音。4、調(diào)節(jié)發(fā)信平臺中的可變衰減器(020dB) ，圖象和語音質(zhì)量會因衰減的大小而變化，衰減越大圖像語音質(zhì)量越差。實驗二中頻調(diào)制器實驗一、實驗?zāi)康? 了解調(diào)制器的基本結(jié)構(gòu)與主要設(shè)計參數(shù)。.利用實驗?zāi)K的實際測量了解調(diào)制器的特性。二、理論分析調(diào)

5、制過程是將低頻信號搬移到高頻段的過程，是用低頻信號去控制高頻振蕩器，使高頻振蕩器輸出信號的參數(shù)（幅度、頻率、相位）隨著低頻信號的變化而變化，從而實現(xiàn)將低頻 信號搬移到高頻段，由高頻信號攜帶進行傳播。調(diào)制過程在發(fā)信端，完成調(diào)制過程的裝置叫 調(diào)制器。解調(diào)過程是調(diào)制的反過程，即把低頻信號從高頻載波上搬移下來的過程。解調(diào)過程在接收端，實現(xiàn)解調(diào)的裝置叫解調(diào)器。調(diào)制器原理為了實現(xiàn)圖像和語音信號的同步傳播，往往在發(fā)送端同時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，語音則采取頻率調(diào)制。同時為了避免相互干擾，采用雙載波 分別攜帶兩種低頻信號。（1）圖像調(diào)制圖像視頻信號 VF對70MHz載波Fp信號進

6、行幅度調(diào)制（AM ）,其原理見圖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）語音調(diào)制音頻信號SF對63.5MHz載波Fs進行頻率調(diào)制（FM ）,其原理見圖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)信號的合成傳播7所示。將兩路分別攜帶圖像和語音信號的高頻載波合成同時發(fā)送，其原理見圖高頻本麻敕泌F肝KF雙載波0- AV&FM雙載波調(diào)制解理三、硬件測量1.用頻譜儀測試調(diào)制器輸出端已調(diào)制載波信號。2.同上儀表測試不加調(diào)制信號時載波輸出信號。(斷開圖象和語音信號)四、實驗線路連接在實驗接收平臺上連接好語音圖像信號的輸入，在中頻輸

7、出端口選擇監(jiān)控，用信號線將 中頻輸出端口與頻譜儀緊密連接O五、實驗結(jié)果分析1.實驗三中頻解調(diào)器實驗一、實驗?zāi)康?、了解解調(diào)器的基本結(jié)構(gòu)與主要設(shè)計參數(shù)。2、利用實驗?zāi)K的實際測量了解解調(diào)器的特性。二、理論分析完成調(diào)制過程的裝置叫調(diào)制器。解調(diào)過程是調(diào)制的反過程，即把低頻信號從高頻載波上 搬移下來的過程。解調(diào)過程在接收端，實現(xiàn)解調(diào)的裝置叫解調(diào)器。對于普通的單載波 AM信號，由于載波信號的包絡(luò)反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律，因此 常采用非相干解調(diào)，即普通的檢波方式實現(xiàn)解調(diào)。但對于合成雙載波調(diào)制信號的解調(diào)則不能 簡單地采用這種方式，往往采取“同步檢波”（相干解調(diào)）。其原理見圖1所示。在此解調(diào)過程中，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信號的解調(diào)，也又t以保證圖像AM信號的解調(diào)。為此，接收端采用鎖相環(huán)PLL方式產(chǎn)生本振。三、硬件測量.用示波器測試解調(diào)器監(jiān)測點已調(diào)載波輸入信號。.同上儀表測試不加調(diào)制信號時載波輸出信號。（斷開圖象和語音信號）四、實驗線路連接在信號接收平臺上，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，用信號線將中頻解調(diào)器輸出端口與頻譜儀緊密連接。五、實驗結(jié)果分析oM-z3Q實驗七微波鎖相振蕩器的測試一、實驗?zāi)康?、了解微波鎖相振蕩器的基本原理與設(shè)計方法，加深對基本鎖相環(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，測量以了解微波鎖相振蕩器的特性。3、學會使用微波軟件對射頻微波鎖相振蕩器的設(shè)計和仿真，并分析結(jié)果。二、實驗內(nèi)容測試儀表：頻譜儀1、輸出信號的相位噪聲以及諧波電平值。2、測試輸出頻率，輸出功率。測試儀表：頻譜儀1、將鎖相輸出J8直接連到頻譜儀的輸入端，測試鎖相輸出的頻率及功率值。三、實驗步驟及注意事項1、以發(fā)信機為例，將撥段開關(guān)S2撥到鎖相輸出端，將輸出開關(guān)S3撥到監(jiān)測端。2、用射頻電纜線將 J8輸出信號連接到頻譜儀輸入端( RF INPUT),按下Span鍵，選 擇全跨頻，顯示頻上顯示被測信號的頻譜。3、調(diào)出Marker鍵，將其打開，按下“搜索峰值”按鈕，記錄待測信號的

10、頻率及功率大 小。測量輸出頻率MHz輸出功率dBm四、實驗結(jié)果分析次好儕4方前精搜焉次蚱俏右方次蜂依左方標記利中心埃率標迎 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*享實驗八 壓控振蕩器(VCO) 的測試一、實驗?zāi)康?、了解變?nèi)荻O管的基本原理與壓控振蕩器的設(shè)計方法。2、利用實驗?zāi)K的實際測量使學生了解壓控振蕩器的特性。3、學會使用微波軟件對壓控

11、振蕩器進行設(shè)計和仿真，并分析結(jié)果。二、硬件測量以發(fā)信機為例1、將鎖相環(huán)工作開關(guān) S2撥至壓控VCO電壓工作狀態(tài)(左邊)，開關(guān)S3撥到左邊監(jiān)測端。2、通過射頻電纜線將J8 連接到綜合測試儀的功率/ 頻率輸入端，同時調(diào)節(jié)電位器 W2,觀察輸出電壓的改變，用萬用表在測試點 PLO處測量電壓，同時觀察頻率的變化并完成下列 實驗內(nèi)容。調(diào)整VCCST調(diào)電壓電位器，并記錄所測頻率值,電壓值在“ VOLTAGE處測得。將VCO輸出端接到綜合測試儀的頻率測試輸入端，直接測得壓控振蕩的頻率，并進行記錄.最大 MHz。最小 MHz。3、測試項目：工作頻率范圍：指滿足各項指標要求的電調(diào)諧或機械調(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)輸出信號功率值略低，在5dBm左右。功率平坦度(需頻譜儀測試) ：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：指對應(yīng)電調(diào)帶寬起止電壓，用伏特( V)表示。測得數(shù)值在0到5V左右。推頻系數(shù)(需頻譜儀測量) :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(需頻譜儀測量)：指出輸出頻率不相干的無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。 測得以上數(shù)值，并進行記錄。三、實驗結(jié)果分析1.實驗監(jiān)測數(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實驗九微波帶通濾波器設(shè)計及其測量.實驗?zāi)康?、了解基本帶通濾波器之設(shè)計方法。2、利用實驗?zāi)＝M實際測量以了解濾波器的特性。3、學會使用微波軟件對低通和高通濾波器的設(shè)計和仿真，并分析結(jié)果。、微波帶通濾波器的測量以發(fā)信機上面的帶通濾波器為例，點頻法測試帶通濾波器的特性：1 ,因為點頻信號源輸出頻率范圍為2.2GHz-2.5GHz,先確定待測濾波器是否在其帶寬范圍內(nèi)。2,取下帶通濾波器，將點頻信號源輸出調(diào)節(jié)至f1:2.2 GHz,記錄下輸出功率 P03,將點頻信號源輸出信號送至帶

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測試一次，記錄輸出功率為P2, P3, P4, P5.5,記錄下對應(yīng)的頻率點，及帶通濾波器的輸出功率。6,準備好坐標紙，X坐標為頻率范圍，Y軸為功率大小。(注意：P0為功率最大值)7,將上述測得數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，并連線，為保證測試精確，可適當增加測試點數(shù)8,根據(jù)描點后的濾波器特性圖計算分析下列參數(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、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶濾波器常以插損最小點為中心頻率計算通帶帶寬。通帶帶寬：指需要通

16、過的頻譜寬度，BW= (f2-f1) 。 fl、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準，下BI X (dB)處對應(yīng)的左、右邊頻點。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電路中原有信號帶來的衰耗，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。該指標越高說明對帶外干擾信號抑制的越好。帶內(nèi)波動：通帶內(nèi)插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內(nèi)的帶內(nèi)波動是 1dB o中心頻率f插入損耗帶外抑制1db和3db帶寬四、實驗結(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 (%)里羽堡實驗十 微波放大器設(shè)計與測量一、實驗?zāi)康?、了解微波功率放大器的基本原理與設(shè)計方法。2、利用實驗單元電路實際測量以了解放大器的特性。3、學會使用微波軟件對射頻放大器的設(shè)計和仿真，并分析結(jié)果。二、硬件測量以發(fā)信機為例：1 、準備頻譜儀，測量軟件，電腦、相關(guān)模塊，電纜線，若干小器件等。2、用點頻信號源及頻譜儀，用點頻測試法測試放大器幅頻特性和增益的步驟（ 1 ）將開關(guān) S1 撥到監(jiān)測端，此時J4 為信號輸入端， J1 為信號輸出端。（ 2 ）首先將點頻輸出信號調(diào)節(jié)至2.2GHz, 將點頻信號源輸出端接上外配的固定衰減器，防止送入信號進放大器飽和，通常輸入信號在-20dBm

20、 左右，記錄經(jīng)衰減器輸出信號功率 P。（ 3 ） 關(guān)閉實驗箱電源， 將信號送至功率放大器輸入端， 頻譜儀臉上電纜連接至信號輸出口 J1.（ 4 ）記錄下頻率值f0 及放大器輸出 P0.（5）每隔30M左右測試一次，依次記錄下頻率點f1,f2,f3 及放大器輸出值P1,P2,P3 （6）準備好坐標紙，X軸為頻率測試范圍，Y軸為功率數(shù)值表示，先對數(shù)值進行打點， 繼續(xù)連接成平滑的線，為保證數(shù)據(jù)準確，可適當多選取測試點。（7） 根據(jù)描出的實驗結(jié)果圖，計算出下列參數(shù)：放大器增益帶內(nèi)波動值分析放大器的性能三、實驗結(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)實驗十七傳輸線的測試一、實驗?zāi)康?、了解基本傳輸線、微帶線的特性。2