无线电射频系统综合实验学习教案.pptx

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1、会计学1无线电射频无线电射频(sh pn)系统综合实验系统综合实验第一页，共39页。实验实验(shyn)内容内容1、收发系统(xtng)传输实验（射频发射、接收系统(xtng)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第1页/共39页第二页，共39页。一、收发系统(xtng)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(xnho)的信号(xnho)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(xnho)间的相互作用。第2页/共39页第三页，共39页。二、射频二、射频(sh pn)模块测量实验模块测量实验利用矢网分析仪、频谱仪、

2、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(shui jin)；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。第3页/共39页第四页，共39页。三、射频模块仿真三、射频模块仿真三、射频模块仿真三、射频模块仿真(f(f n n zhn)zhn)设计实验设计实验设计实验设计实验 学习射频电路仿真软件，根据无线电射频收发(shuf)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第4页/共39页第五页，共39页。四、射频四、射频(sh pn)模块制作

3、及替换验证模块制作及替换验证实验实验 根据前仿真电路，制作微带滤波器实际电路，测试(csh)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，并比较分析测试(csh)结果。第5页/共39页第六页，共39页。实验实验(shyn)系统原理系统原理第6页/共39页第七页，共39页。一、发信平台实现一、发信平台实现一、发信平台实现一、发信平台实现(shxin)(shxin)电路框图电路框图电路框图电路框图第7页/共39页第八页，共39页。二、收信平台实现电路二、收信平台实现电路二、收信平台实现电路二、收信平台实现电路(dinl)(dinl)框图框图框图框图第8页/共39页第九页，共

4、39页。实验一实验一 收发收发(shuf)(shuf)系统传输实验系统传输实验（一）实验设备：无线信息(xnx)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 一个第9页/共39页第十页，共39页。试验箱配件试验箱配件试验箱配件试验箱配件(pijin)(pijin)明细明细明细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）2SMA/MCX50KJ同轴连接器2SMAMCX电缆L=0.2m2SMASMA电缆L=1m4SMABNC电缆L=1m4第10页/共39页第十一页，共39页。（二）实验（二）实验

5、（二）实验（二）实验(shyn)(shyn)目的目的目的目的n n1 1、了解射频收发平台系统的基本组成；、了解射频收发平台系统的基本组成；n n 2 2、利用频谱仪测量射频收发平台的主要技术指标。、利用频谱仪测量射频收发平台的主要技术指标。n n 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理论知识的理解，培养系统实验和测试(csh)(csh)技能技能第11页/共39页第十二页，共39页。（三）实验（三）实验（三）实验（三）实验(shyn)(shyn)步骤步骤步骤步骤n n1 1、收发平台是

6、配对使用的，拿到收发平台实验、收发平台是配对使用的，拿到收发平台实验箱后，检查箱后，检查(ji(ji nch)nch)收发平台实验箱标签标识的收发平台实验箱标签标识的收、发频率是否相同；收、发频率是否相同；n n2 2、收信平台实验箱和发信平台实验箱放置在相、收信平台实验箱和发信平台实验箱放置在相距距2m2m左右的距离，将两实验箱打开，取出储物左右的距离，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；实验箱内配置的安全地线同实验室的安全地连接；第12页/共39页第十三页，共39页。n n3

7、 3、将收信平台实验箱和发信平台实验箱配置的天、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；线安装在天线口；n n4 4、将收信平台和发信平台到摄像头或显示器的音、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：白色接头为音频视频线、电源线都连接好（注意：白色接头为音频线）；线）；n n5 5、将收信平台和发信平台上的电源总开关、将收信平台和发信平台上的电源总开关SW1SW1分分别拨到别拨到ONON状态，几分钟后在收信平台的液晶显示状态，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器上应该显示出发信平台摄像头正在摄取(shq(shq)的的

8、图像（注意：此时液晶显示器、收信平台和发信平图像（注意：此时液晶显示器、收信平台和发信平台上所有开关（除台上所有开关（除SW15SW15频率设置开关外）应该处频率设置开关外）应该处于于ONON状态）。状态）。第13页/共39页第十四页，共39页。n n6 6、收发通信正常后，可以开展其他实验。、收发通信正常后，可以开展其他实验。n n7 7、用频谱仪测量收发平台各端口信号：、用频谱仪测量收发平台各端口信号：n n发信发信(f xn)(f xn)平台：调制器输出、可变衰减器输出、平台：调制器输出、可变衰减器输出、LCLC滤波器输出、本振输出及功放输出频谱、功率，滤波器输出、本振输出及功放输出频谱

9、、功率，并记录并记录n n收信平台：低噪放输出、微带滤波器输出、收信平台：低噪放输出、微带滤波器输出、LCLC滤波滤波器输出、器输出、AGCAGC放大器输出放大器输出 频谱、功率，并记录；频谱、功率，并记录；n n8 8、实验结束时，请将所有开关恢复到实验前状态！、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。储物盒内的物品按原位放置好，盖上海绵。第14页/共39页第十五页，共39页。实验二实验二 射频射频(sh pn)(sh pn)模块测量实验模块测量实验一、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(shyng)矢量网络分析仪测试

10、原理及步骤；3、学会使用(shyng)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。第15页/共39页第十六页，共39页。（二）实验设备：1、36580矢量网络分析仪及配件(pijin)；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、频率响应、带宽、带外抑制等参数第16页/共39页第十七页，共39页。（四）实验步骤：矢网的使用步骤：1）设置频率(pnl)：根据要求设置起始频率(pnl)、终止频率(pnl)或中心频率(pnl)及频宽；2）校准：选择校准件；机械校准校准类型：测滤波器选“全双端口SOLT”；依次进行“反射”、“传输”校准；3）按“返回”键

11、4）“测量”选择 S21第17页/共39页第十八页，共39页。n n测试步骤：测试步骤：n n1 1）测量前需要对矢网进行校准，针对需要同时测）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，进行全双端口量传输和反射参数情况，进行全双端口SOLTSOLT校准，校准，可以同时完成直通和单端口校准，可以通过鼠标操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作菜单界面完成，也可通过前面软硬键盘(jinpn)(jinpn)完成完成n n2 2）完成校准后，将被测件和网络端口直接连接；）完成校准后，将被测件和网络端口直接连接；第18页/共39页第十九页，

12、共39页。3 3）针对滤波器测量，矢网专门设置了功能键可以）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】的软键菜单度。通过前面板按键【搜索】的软键菜单(ci(ci dn)dn)，启用滤波器统计；，启用滤波器统计；4 4）测量滤波器的曲线有四个光标，光标）测量滤波器的曲线有四个光标，光标1 1、2 2进行带进行带内频率点的设置，光标内频率点的设置，光标3 3、4 4进行带外频率点的设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置，损耗、纹波和抑制指标统计值可以从屏幕上直接读出

13、。记录波形及参数。直接读出。记录波形及参数。第19页/共39页第二十页，共39页。二、低噪声放大器测量实验（一）实验目的：1、掌握射频(sh pn)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 第20页/共39页第二十一页，共39页。（二）实验(shyn)设备：1、36580矢量网络分析仪及配件；2、收信平台实验(shyn)箱低噪声放大器模块（三）实验(shyn)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第21页/共39页第二十二页，共39页。（四）实验步骤：1、按矢网【复位】

14、，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(jio zhn)前在端口1加接5060dBm固定衰减；第22页/共39页第二十三页，共39页。3 3、根据低噪放测试需要，首先进行矢网的校准根据低噪放测试需要，首先进行矢网的校准(jio(jio zhn)zhn)；校准；校准(jio zhn)(jio zhn)方法同滤波器测试；方法同滤波器测试；4 4、按、按“返回返回”键键5 5、“测量测量”选择选择 S21 S216 6、将低噪放模块接入测试电缆间，矢网屏幕

15、显示频响曲、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；线并记录；7 7、加接滤波器模块，观测频响曲线并记录。、加接滤波器模块，观测频响曲线并记录。第23页/共39页第二十四页，共39页。三、图像信号(xnho)的测试实验（一）实验目的 了解视频信号(xnho)波形特点，掌握视频信号(xnho)测试方法（二）实验原理 图像信号(xnho)是携带景物明、暗信息的电信号(xnho)，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。第24页/共39页第二十五页，共39页。n n图像信号的特点n n1）单极性n n 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。n

16、n 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。n n2）脉冲性n n 当图像有亮暗突变时，图像信号波形中即有电平跳变对应，表现(bioxin)它具有脉冲性特点。第25页/共39页第二十六页，共39页。n n黑电平黑电平:景物中最黑的部分的图像信号电平称为黑电景物中最黑的部分的图像信号电平称为黑电平；平；n n白电平白电平:最白部分的电平称为白电平。最白部分的电平称为白电平。n n标准图像信号峰峰值标准图像信号峰峰值:从黑电平到白电平的范围称图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像信号峰峰值。标准图像信号峰峰值为0.7VPP0.7VPP。n n正极性

17、图像信号正极性图像信号:如果全黑对应的电平最低，纯白如果全黑对应的电平最低，纯白(chn bi)(chn bi)对应的电平最高，这种信号对应的电平最高，这种信号n n电平与图像亮度成正比的图像信号称为正极性图像信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为负极性图像信号第26页/共39页第二十七页，共39页。第27页/共39页第二十八页，共39页。n n图像信号包括亮度信号图像信号包括亮度信号Y Y 和色度信号和色度信号C C。色度信号。色度信号C C 解码解码(jim(jim)为为

18、V V 和和U U 信号。单独以信号。单独以Y Y 信号得到的是黑信号得到的是黑白图像；白图像；Y Y 和和U U、V V 信号经矩阵变换还原为红（信号经矩阵变换还原为红（R R）、）、绿（绿（GG）、蓝（）、蓝（B B）三基色信号，再混色显示为彩色）三基色信号，再混色显示为彩色图像。图像。第28页/共39页第二十九页，共39页。用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波形，但是相位却不易形，但是相位却不易形，但是相位却不易形，但是相位却不易(b y)(b y)

19、观测到。为了方便观测观测到。为了方便观测观测到。为了方便观测观测到。为了方便观测彩色信彩色信彩色信彩色信号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号：号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号：号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号：号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号：第29页/共39页第三十页，共39页。（三）实验设备1、示波器2、发射(fsh)平台试验箱第30页/共39页第三十一页，共39页。（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

20、在10s，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(chy)最佳视图；第31页/共39页第三十二页，共39页。3 3）然后按【）然后按【CursorCursor】键，设置光标模式为追踪，】键，设置光标模式为追踪，即可调整即可调整光标光标A A和和B B的位置的位置4 4）测量波形中同步信号的波形幅度）测量波形中同步信号的波形幅度(fd)(fd)为为 mv;mv;5 5）信号波形中的视频信号的波形幅度）

21、信号波形中的视频信号的波形幅度(fd)(fd)测量如下：从示测量如下：从示波器图中可以看到视频信号的波形幅度波器图中可以看到视频信号的波形幅度(fd)(fd)在在 mv mv和和 mvmv之间波动。之间波动。观察记录图像波形观察记录图像波形第32页/共39页第三十三页，共39页。实验实验(shyn)三三 射频模块仿真设计实验射频模块仿真设计实验(shyn)（一）实验（一）实验(shyn)(shyn)目的目的1 1、掌握用、掌握用ADS ADS 计算机仿真软件对滤波器模块进行仿真的方法；计算机仿真软件对滤波器模块进行仿真的方法；2 2、掌握用、掌握用ADS ADS 计算机仿真软件验证电路设计的正

22、确性。计算机仿真软件验证电路设计的正确性。第33页/共39页第三十四页，共39页。（二）设计指标：中心频率：2.2GHz、2.4GHz、2.6GHz 共3种1dB带宽(di kun)：200MHz；插损：2 dB；抑制：30dB（400MHz外）第34页/共39页第三十五页，共39页。（三）实验设备条件(tiojin)：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。第35页/共39页第三十六页，共39页。（四）实验要求：根据(gnj)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。第36页/共39页第三十七页，共39页。实验四实验四实

23、验四实验四 射频模块制作及替换射频模块制作及替换射频模块制作及替换射频模块制作及替换(t hun)(t hun)验证实验验证实验验证实验验证实验 根据微带滤波器ADS仿真结果，制作微带滤波器实际(shj)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。第37页/共39页第三十八页，共39页。实验实验(shyn)要求要求n n1 1、操作仪器的各种旋钮和按键时需要控制力度，严、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；禁暴力使用；n n 2 2、连接模块时，、连接模块时，SMASMA旋钮不要拧得太紧防止损坏；旋钮不要拧得太紧防止损坏；n n 3 3、提前、提前(tqin)(tqin)预习实验内容，认真记录实验数据，预习实验内容，认真记录实验数据，并做好实验报告。并做好实验报告。第38页/共39页第三十九页，共39页。