无线电射频系统综合实验

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1、,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,,无线电射频系统综合,实验,实验内容,1,、收发系统传输实验（,射频发射、接收系统分析实验,）,,2,、射频模块测量实验,,3,、,射频模块仿真设计实验,,4,、,射频模块制作及替换验证实验,,,一、收发系统传输实验,,了解该无线信息传输射频系统实现图像和语音信号的信号传输流程，从整体角度了解和掌握系统的原理和性能，深入理解信号

2、间的相互作用。,二、,射频模块测量实验,利用矢网分析仪、频谱仪、示波器、信号源、计算机等进行功能模块测试：,,1,、音频信号；,,2,、图像信号；,,3,、已调制信号；,,4,、电调衰减；,,5,、中频滤波器；,6,、中频放大器；,,7,、变频器；,,8,、微带滤波器；,,9,、功率放大器。,三、射频模块仿真设计实验,,学习射频电路仿真软件，根据无线电射频收发链路中的功能模块，如微带滤波器，根据对应试验箱的微带滤波器性能的测试实验结果，运用,ADS,仿真设计该频率段微带滤波器,,四、射频模块制作及替换验证实验,,根据前仿真电路，制作微带滤波器实际电路，测试制作的微带滤波器性能参数，完成对无线电

3、射频收发链路中滤波器的替代实验，并比较分析测试结果。,实验系统原理,,一、发信平台实现电路框图,,二、收信平台实现电路框图,,实验一 收发系统传输实验,（一）实验设备：,,,,无线信息传输射频系统收、发实验箱 一组,,,频谱分析仪 一台,,示波器 一台,,,接线板 一个,试验箱配件明细,收,信,平台实验箱,1,发信平台实验箱,1,摄像头,1,液晶显示器,1,电源适配器,2,音视频传输线,2,电源转接线,2,大,S,鞭状天线（对应工作频段）,2,SMA/MCX,—,50KJ,同轴连接器,2,SMA,—,MCX,电缆,L=0.2m,2

4、,SMA,—,SMA,电缆,L=1m,4,SMA,—,BNC,电缆,L=1m,4,（二）实验目的,1,、了解射频收发平台系统的基本组成；,,,,2,、利用频谱仪测量射频收发平台的主要技术指标。,,,从整体角度了解和掌握射频发送机的原理和性能，巩固和加深对理论知识的理解，培养系统实验和测试技能,,,（三）实验步骤,1,、收发平台是配对使用的，拿到收发平台实验箱后，检查收发平台实验箱标签标识的收、发频率是否相同；,,2,、收信平台实验箱和发信平台实验箱放置在相距,2m,左右的距离，将两实验箱打开，取出储物盒上覆盖的海绵，将收信平台实验箱和发信平台实验箱内配置的,安全地线,同实验室的,安全地连接；,

5、,3,、将收信平台实验箱和发信平台实验箱配置的天,,线安装在天线口；,,4,、将收信平台和发信平台到摄像头或显示器的音视频线、电源线都连接好（注意：白色接头为音频线）；,,5,、将收信平台和发信平台上的电源总开关,SW1,分别拨到,ON,状态，几分钟后在收信平台的液晶显示器上应该显示出发信平台摄像头正在摄取的图像（注意：此时液晶显示器、收信平台和发信平台上所有开关（除,SW15,频率设置开关外）应该处于,ON,状态）。,,6,、收发通信正常后，可以开展其他实验。,,7,、用频谱仪测量收发平台各端口信号：,,发信平台：调制器输出、可变衰减器输出、,LC,滤波器输出、本振输出及功放输出频谱、功率，

6、并记录,,收信平台：低噪放输出、微带滤波器输出、,LC,滤波器输出、,AGC,放大器输出 频谱、功率，并记录；,,8,、实验结束时，请将所有开关恢复到实验前状态！储物盒内的物品按原位放置好，盖上海绵。,,实验二 射频模块测量实验,一、,,滤波器测量实验,,（一）实验目的,,：,,1,、掌握滤波器测试的原理；,,,2,、了解使用矢量网络分析仪测试原理及步骤；,,3,、学会使用矢量网络分析仪完成滤波器的测试并提取滤波器主要参数。,,,（二）实验设备：,,1,、,36580,矢量网络分析仪及配件；,,2,、收、发实验试验箱中频滤波器模块和微带滤波器模块。,,（三）实验内容：,,,测量插入损耗,L

7、,、频率响应、带宽、带外抑制等参数,,（四）实验步骤：,,矢网的使用步骤：,,1,）设置频率：根据要求设置起始频率、终止频率或中心频率及频宽；,,2,）校准：,①,选择校准件；,,②,机械校准,→,校准类型：测滤波器选“,,全双端口,SOLT,”,；,,,③,依次进行“反射”、“传输”校准；,,3,）按“返回”键,,4,）“测量”选择,,S21,,测试步骤：,,1,）测量前需要对矢网进行校准，针对需要同时测量传输和反射参数情况，进行,全双端口,SOLT,校准，可以同时完成直通和单端口校准，可以通过鼠标操作菜单界面完成，也可通过前面软硬键盘完成,,2,）完成校准后，将被测件和网络端口直接连接；,

8、,,3,）针对滤波器测量，矢网专门设置了功能键可以进行滤波器几个常规指标统计，大大加快测量速度。通过前面板按键,【,搜索,】,的软键菜单，启用滤波器统计；,,4,）测量滤波器的曲线有四个光标，光标,1,、,2,进行带内频率点的设置，光标,3,、,4,进行带外频率点的设置，损耗、纹波和抑制指标统计值可以从屏幕上直接读出。记录波形及参数。,,二、低噪声放大器测量实验,,（一）实验目的：,,1,、掌握射频放大器的基本原理和设计方法,,,2,、利用实验模块实际测量，了解放大器的频率响应特性,,,3,、学会使用矢量网络分析仪测试结果提取放大器的主要参数,,,,（二）实验设备：,,1,、,36580,矢量

9、网络分析仪及配件；,,2,、收信平台实验箱低噪声放大器模块,,（三）实验内容：,,测量射频放大器的频响曲线，放大增益；加接滤波器后的频响曲线及增益,,（四）实验步骤：,,1,、按矢网,【,复位,】,，仪器复位；,,2,、,修正矢网输入功率：,,【,扫描设置,】→ 【,功率,】 → 【,功率电平,】 →,,【-20dBm】,,设置端口,1,输出功率为,-20dBm,，关闭,【,耦合,】,,由于矢网内部衰减器不变，为保证低噪放处于小信号放大，校准前在端口,1,加接,50~60dBm,固定衰减；,,,,,,3,、,,根据低噪放测试需要，首先进行矢网的校准；校准方法同滤波器测试；,,4,、按“返回”键

10、,,5,、“测量”选择,,S21,,6,、将低噪放模块接入测试电缆间，矢网屏幕显示频响曲线并记录；,,7,、加接滤波器模块，观测频响曲线并记录。,,三、,,图像信号的测试实验,,（一）实验目的,,,了解视频信号波形特点，掌握视频信号测试方法,,（二）实验原理,,,图像信号是携带景物明、暗信息的电信号，电压的高低反映实际景物的亮度，其波形随所摄取图像而变。,,,图像信号的特点,,1,）单极性,,,图像信号呈现单极性特点，以黑电平为准，不同亮暗时信号电平差不同。,,,图像信号的平均值通常不为零，其值反映图像的平均亮度，即背景亮暗。,,2,）脉冲性,,,当图像有亮暗突变时，图像信号波形中即有电平跳变

11、对应，表现它具有脉冲性特点。,,黑电平,:,景物中最黑的部分的图像信号电平称为黑电平；,,白电平,:,最白部分的电平称为白电平。,,标准图像信号峰峰值,:,从黑电平到白电平的范围称图像信号峰峰值。标准图像信号峰峰值为,0.7VPP,。,,正极性图像信号,:,如果全黑对应的电平最低，纯白对应的电平最高，这种信号,,电平与图像亮度成正比的图像信号称为正极性图像信号。反之，信号电平与图像亮度成反比的图像信号称为负极性图像,信号,图像信号包括亮度信号,Y,和色度信号,C,。色度信号,C,解码为,V,和,U,信号。单独以,Y,信号得到的是黑白图像；,Y,和,U,、,V,信号经矩阵变换还原为红（,R,）、

12、绿（,G,）、蓝（,B,）三基色信号，再混色显示为彩色图像。,,用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波形，但是相位却不易观测到。为了方便观测彩色信号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号：,（三）实验设备,,,1,、示波器,,2,、发射平台试验箱,,（四）实验步骤,,1,）打开示波器电源，将示波器探头接在视频接头上：探针勾夹在视频接头的芯线上，探头地线夹接在视频线的屏蔽层上；,,2,）按下示波器,【,AUTO,】,键，示波器将自动设置水平轴和垂直轴的档位，水平轴的档位一般在,10µs,，垂直轴的档位一般为,200mv,。一般情况下，按下示波器的,【,RUN/STOP,】,键，示波器的屏幕

13、上将显示一到二周期的视频信号波形，若视频信号波形效果不是很好，调整,VERTICAL,区和,HORIZONTAL,区的,SCALE,水平和垂直档位，使波形处于最佳视图；,,3,）然后按,【,Cursor,】,键，设置光标模式为追踪，,,即可调整光标,A,和,B,的位置,,4,）测量波形中同步信号的波形幅度为,mv;,,5,）信号波形中的视频信号的波形幅度测量如下：从示波器图中可以看到视频信号的波形幅度在,mv,和,mv,之间波动。,,观察记录图像波形,,,实验三 射频模块仿真设计实验,（一）实验目的,,1,、掌握用,ADS,计算机仿真软件对滤波器模块进行仿真的方法；,,2,、掌握用,ADS

14、,计算机仿真软件验证电路设计的正确性。,,（二）设计指标：,,,中心频率：,2.2GHz,、,2.4GHz,、,2.6GHz,共,3,种,,1dB,带宽：,200MHz,；,,,插损：,≤,,2 dB,；,,,抑制：,≥,,30dB,（,±,400MHz,外）,,（三）实验设备条件：,,,,无线电射频收发系统、频谱分析仪、矢量网络分析仪、计算机及,ADS,仿真软件,。,（四）实验要求：,,,,根据无线电射频收发链路测试中对滤波器性能的测试实验结果，运用,ADS,仿真设计微带滤波器。,实验四 射频模块制作及替换验证实验,根据微带滤波器,ADS,仿真结果，制作微带滤波器实际电路，测试调试制作的微带滤波器性能参数，完成对无线电射频收发链路中滤波器的替代实验。,,实验要求,1,、操作仪器的各种旋钮和按键时需要控制力度，严禁暴力使用；,,,2,、连接模块时，,SMA,旋钮不要拧得太紧防止损坏；,,,,3,、提前预习实验内容，认真记录实验数据，并做好实验报告。,,