搜索
北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告学院：电子工程学院班级：组员：报告撰写人：微波收发机的系统调测微波TV收系统的基本原理一、实验原理基本无线通信系统一般由发信机、收信机及其天线（含馈线）构成。如图1所示。天馈天馈信源信宿图1无线通信系统的组成1.发信机发信机的主要作用是将需要传输的信源信号进行处理并发送出去。首先通过调制器用信源信号对高频正弦载波进行调制形成中频已调制载波，中频已调制载波经过变频器和滤波器转换成射频已调制载波，射频已调制载波送至射频放大器进行功率放大，最后送至发射天线，转换成辐射形式的电磁波发射到空间。一个典型的无线发信机的组成框图，如图2所示。信源信号天线图2无线发信机的组成框图2.收信机收信机的主要作用是将天线接收下来的射频载波还原成要传输的信源信号。收信机的工作过程实际上是发信机的逆过程，首先对来自接收天线的射频载波信号进行低噪声放大，然后经过下变频器、中频滤波器中频放大器变换称为满足解调电平要求的中频已调制载波，最后经过解调器还原出原始的信源信号。一个典型的无线收信机的组成框图，如图3所示。天线输出信号发信机收信机调制器上变频器射频滤波器射频放大器本振低噪声放大器下变频器中频滤波器中频放大器解调器本振图3无线收信机的组成框图3.天线天线是无线通信系统不可缺少的重要组成部分之一。天线的主要作用是把发信机送来的射频载波变换成空间电磁波并辐射出去（发射端）或者把收到的空间电磁波变换成射频载波并送给收信机（接收端）。本实验将对使用的额微波收发系统（SD3200）微波电路实验训练系统的各个参数进行测量，实验者能完整、透彻的了解微波射频系统，掌握微波收发系统的基础知识。SD3200R/T微波TV收发系统由发射机系统和接收机系统两个试验箱组成。该微波TV收发系统是一套工作在900MHz微波频段的无线通信实训系统，可以进行图像和话音业务的无线传输实验，同时可以进行滤波器，放大器，滤波放大器等电路的相关实验。微波TV收发系统主要由TV发射机系统和TV接收机系统两部分组成。微波发射机和接收机组成方框图如下图所示微波TV收发系统可以提供6个无线信道，信道间隔8MHz，频率设置如下表所示。信道中心频率均为60MHz信道CH1CH2CH3CH4CH5CH6中心频率（MHz）900892884876868860发射机本振频率（MHz）960952944936928920接收机本振频率（MHz）938930922914906898二、实验内容及步骤1、发射机的输出频谱测量（1）连接测试系统（频谱分析仪街道功率放大器的输出端）。（2）将信道选择器设置为CH1.（3）用频谱分析仪观测并记录微波TV发射机系统的输出信号频谱图，频谱图记录在数据表格中。（4）测量并记录输出信号的主要频率分量和信号电平，测试数据记录在数据表格中。（5）将信道选择器分别设置在CH2~CH6，测量并记录的主要频率分量和信号电平，测试数据记录在数据表格中。2、微波TV接收机系统调试1）接收信道的单载波调试（1）连接测试系统（断开调制器）。（2）将信道选择器设置为CH1.根据接收信道的中心频率，设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如900MHz，-40dBm）。（3）用频谱分析仪测量中频放大器的输出频率和电平，测试数据记录在数据表格中。（4）将信道选择器分别设置在CH2~CH6，并根据相应的信道设置微波信号发生器的输出信号频率，重复以上测量，测试数据记录在数据表格中。2）接收信号的频谱测量（1）连接测试系统（断开调制器，发设计和接收机距离30cm左右）。（2）将发射机和接收机的信道均设置为CH1。用频谱分析仪观测中频放大器的输出信号频谱图，并与TV发射机的输出频谱图相比较。（3）将发射和接收信道分别设置为CH2~CH6，观察频谱图变化。3）接收机的灵敏度测量（1）连接测试电路（频谱分析仪与接收机使用相同信号的天线，并尽量靠近）。（2）将发射机和接收机的信道均设置为CH1，观测电视机接收到的视频图像，保证接收到清晰图像。（3）移动发射机，增大发射机和接收机的距离，直到图像无法接收为止。（4）移动发射机，减小发射机和接收机的距离，直到刚刚接收到清晰图像为止（注意要保持频谱分析仪和接收机到发射机的距离相同）。（5）用频谱分析仪测量接收信号中电平最高的频率分量的功率电平，记录测试数据。（6）将发射和接受新到分别设置为CH2-CH6，重复以上测量，记录测试数据。三、实验数据及分析1、微波TV发射机系统的调试（1）发射机的输出频谱测量信道设置主要频率分量和电平CH1频率（MHz）893.2899.866906.267电平（dBm）-11.5511.00-14.65CH2频率（MHz）885.467891.867898.400电平（dBm）-8.169.21-7.13CH3频率（MHz）887.467884.00890.4电平（dBm）-10.5912.53-11.14CH4频率（MHz）869.467875.867882.267电平（dBm）-11.8110.78-5.22CH5频率（MHz）861.33867.867874.267电平（dBm）-10.189.47-8.02CH6频率（MHz）853.3860.0866.40电平（dBm）-18.2010.56-9.242、微波TV接收机系统调试3、⑴接收信道的单载波调制信道设置CH1CH2CH3CH4CH5CH6输入频率（MHz)900892884876868860输入电平（dBm）-40输出频率（MHz)3838.23829.5947.1529.837输出电平（dBm）-25-40-27-24-28.74-23.48⑵接收信号的频谱测量信道设置输出频率（MHz）输出电平（dBm)CH137.9-29.38CH237.91-29.87CH337.92-29.75CH437.917-34.68CH537.917-31.97CH637.933-29.78（3）接收机的灵敏度测量CH1CH2CH3CH4CH5CH6接收灵敏度/dBm-12.14-25.83-33.02-20.5-40.01-30.09微波TV收发系统的干扰测量一、实验原理在无线通信系统中，无线信道是一个开路环境，除了噪声的影响外，不同系统或相同系统的不同发射机发射的无线信号也可能会相互干扰。而且干扰的影响往往比噪声的影响更大，噪声可能造成通信质量的恶化，而干扰很可能会直接造成通信的中断。无线通信中的干扰主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰。1.同频干扰同频干扰指的是相同工作频率的发射机之间的干扰，同频干扰是无线通信系统中经常出现的一种干扰，也称为同信道干扰或同载频干扰。凡是能够进入接收机通带内的其他系统的发射机或本系统的其他发射机发射的载频信号都可能称为接收机的同频干扰。同频干扰示意图如下所示。2.邻频干扰邻频干扰指的是工作在邻近信道的发射机的发射信号落入了接收机的通带内造成的干扰。邻频干扰主要是由与发射机工作频带相邻的若干信道的发射机的寄生边带频率、宽带噪声、寄生辐射等产生的干扰。邻频干扰的抑制涉及发射机的噪声和寄生辐射、接收机的选择性及邻近频道的间隔等诸多因素。一种无线发射机的边带噪声造成的邻频干扰如下图所示。3.互调干扰当两个或两个以上的不同频率的信号通过同一个非线性电路时，将会发生互相调制，产生新的频率的信号的输出，如果该频率正好落在了接收机的工作信道带宽内，就会构成对该接收机的干扰，称这种干扰为互调干扰或交调干扰。二、实验内容及分析1.环境干扰的测量按照如图所示的方式连接测试系统（关闭实验中的所有微波TV发射机的电源）用频谱分析仪观测微波TV收发系统的工作频带内的环境干扰，如果有干扰，记录干扰信号的频率范围和信号电平，确定受干扰的信道，测试数据如下表所示。环境干扰测量频率范围/MHz干扰信号电平/dBm受干扰信道干扰1117.5-55无干扰2892.5-38.9CH2干扰3895.9-40.36CH2分析：实验中并为关闭实验室中所有的微波TV发射机，因此有部分干扰是来自环境中固有的，有部分干扰是实验室中其他组的发射机发射出来的信号。向117.5MHz的信号应该就是环境中固有的，干扰电平比实验室中发射机发出的信号干扰电平小。而且对本次实验中用到的信道的干扰不会很大，因为频率偏离的比较远。2.同频干扰的测量1)按照如下图所示的方式连接电路，先关闭正常发射机和干扰发射机的电源，打开正常发射机的电源，将发射信道设置为指定信道，调频谱分析仪整正常发射机和接收机的距离，保证接收机接收到清晰的图像。2)用频谱分析仪观测接收信号的频谱，测量接收信号电平最高的频率分量的频率和电平，记录数据。3)打开干扰发射机电源，将发射信道设置为正常发射机的相同信道，此时接收机应当无法收到清晰的图像，用频谱分析仪观测接收信号的频谱变化，分析通信中断的原因。4)移动干扰发射机，使其逐渐远离接收机，直到接收机刚刚可以接收到清晰的图像为止。5)关闭正常发射机电源，用频谱分析仪测量干扰信号中电平最高的频率分量的频率和电平，计算接收信号的载干比，记录在表格中。信道设置中心频率/MHz信号电平/dBm载干比/dB正常信号899.74-16.251.44同频干扰899.63-17.69分析：实验中实验现象是非常明显的，一旦把领桌的实验箱的发射信道和我们的设置成同样的，那么我们的接收机接收到的信号明显受到干扰，而且如果干扰天线离接收天线近一点的话，接收机连接的TV显示的就会是干扰机发出的信号。因此同频干扰的影响是非常严重的。就相当于是有两台相同频率的发射机，一台发射的是目的信号，另一台被视为干扰发射源，这时由于是同频干扰，接收机就很难辨别哪个是应该接受的信号。3.邻频干扰的测量1)按照如图所示方式连接电路，首先打开正常发射机和接收机，将发射信道设置为指定频道，保证接收机能接收到清晰的图像。2)用频谱分析仪观测接收信号的频谱，测量接收信号电平最高的频率分量的频率和电平，记录数据。3)打开干扰发射机电源，将发射信道设置为正常发射机的相邻信道，观测接收机的接受图像的变化并分析原因。4)关闭正常发射机电源，用频谱分析仪测量干扰信号中电平最高的频率分量的频率和电平，计算接收信号的载干比，记录在表格中。信道设置正常发射机干扰发射机中心频率/MHz信号电平/dBm正常信号899.74-17.98邻频信号894.0-35.78干扰信号907.31-47.07分析:由于邻频信号与正常发射机发射的信号的中心频率离得很近，因此也会在发射信号的载频两侧，会对接收机接收信号造成一定的干扰。打开干扰发射机电源并且设置为正常发射机的相邻信道后，接收机的接收图像会变得模糊一些，这是邻频干扰造成的。三、实验总结通过本次实验，我们小组经过亲身的实践，我们了解了微波TV收发系统的基本原理，同时也明白了微波TV收发系统收到的干扰也会很多，所以在现实生活中，我们也懂得了技术的优势和劣势，也能在之后的学习中更加理解这一点。在无线信道中，由于传输环境的不稳定性可能会存在很多干扰，如本实验中研究的同频干扰、邻频干扰还有互调干扰，因此在设计无线通信系统时就应该考虑到这些因素，如何抑制干扰信号，更好的接收正常发射机发射的由于信号。在本次实验中体会很深的就是同频干扰的影响特别厉害，当我们的接收机信道选择的是CH1的时候，如果发射机天线离接收机天线很远的话就会接收到邻桌的信号，而且非常清晰。在日常通信中的串音估计就是这个原因引起的。在研究无线电的时候不仅要保证发射的信号可以接受到，还要考虑抑制干扰信号，在必要的时候还需要折中考虑，牺牲正常发射机的信号质量换取更好的抑制干扰以实现最优的通信质量。