北京理工大学微波实验报告——无线通信系统

实验一无线通信系统（图像传输）实验

一、实验目的、掌握无线通信（图像传输）收发系统的工作原理；

1、了解各电路模块在系统中的作用2

二、实验内容）测试发射机的工作状态；a）测试接收机的工作状态；b）测试图像传输系统的工作状态；c）通过改变系统内部连接方式造成对图像信号质量的影响来了解各电路模块的作用d

三、无线图像传输系统的基本工作原理发射设备和接收设备是通信设备的重要组成部分其作用是将已调波经过某些处理（如放大、变频）之后，送给天馈系统，发向对方或转发中继站；接收系统再将空间传播的信号通过天线接收进来，经过某些处理（如放大、变频）之后，送到后级进行解调、编码等还原出基带信息送给用户终端为了使发射系统和接收系统同时工作，并且了解各电路模块在系统中的作用，通过实验箱中的天线模块和摄像头及显示器，使得发射和接收系统自闭环，通过图像质量来验证通信系统的工作状态，及各个电路模块的作用和连接变化时对通信或图像质量的影响以原理框图为例，简单介绍一下各部分的功能与作用摄像头采集的信号送入调制器进频率调制，再经过一次变频后、滤波（滤去变频产生的谐波、杂波等）、放大、通过天线发射出去经过空间传播，接收天线将信号接收进来，再经过低噪声放大、滤波（滤去空间同时接收到的其它杂波）、下变频到480MHz,再经中频滤波，滤去谐波和杂波、经视频解调器，解调后输出到显示器还原图像信号

四、实验仪器信号源、频谱分析仪等

五、测试方法与实验步骤（-）发射机测试图原理框图1基带信号送入调制器，进行调制（调幅或调频等调制），调制后根据频率要求进行上变频,变换到所需微波频率，并应有一定带宽，然后功率放大，通过天线发射或其它方式传播每次变频后,会相应产生谐波和杂波，一般变频后加响应频段的滤波器，以滤除谐波和杂波保证发射信号的质量或频率稳定度另外调制器或变频器本振信号的稳定度也直接影响发射信号的好坏，因而，对本振信号的质量也有严格的要求频率稳定度是指在规定的时间间隔内，频率准确度变化的最大值变频器所需的本振源根据需要可选用、、等VCO DROPLL）测试发射系统功率按照图连接电路a2图发射机框图2固定套懒MO射携制设信号源频率为信号源输出功率为测试发射机输出功率；再逐渐增加信号输入功率,观480MHz,OdBm溪察发射机输出功率直至达到饱和）测试发射频率稳定度以上连接不变，设定信号源频率为，信号源输出功率仍为通b480MHz OdBm过频谱分析仪观察射频输出信号的相位噪声，分别设置频谱分析仪为和

2.2GHz SPAN1MHz lOOKHz,可分别观察到偏离载频和的单边带相位噪声谱密度，判断发射信号的短期频率稳定度lOOKHz lOKHz图测试方框图3）测试发射信号的带外谐波、杂波抑制以上连接不变，设定信号源频率为，信号源输出功率c480MHz仍为通过频谱分析仪观察射频输出信号的频谱，设置频谱分析仪为此时观OdBm,

2.2GHz SPAN5GHz,察频谱输出的谐波、杂波等，与主频相比较，其差值为抑制度

（二）接收机测试接收系统或接收设备是通信设备的重要组成部分，其作用是通过天线接收通信对方或经中继转发的射频信号，经过某些处理（如放大、变频）之后，送到后级进行解调、编码等，还原出基带信息送给用户终端现代无线接收系统一般都采用超外差式结构超外差式结构的主要特征是在电路构成上具有变频器和中频放大器wm Tm破长篥城尢*中版激品申虢大暴图接收机方框图4）测试接收系统增益按照图连接电路，在低噪声放大器输入端连接信号源，中频放大器输出端接频a4谱分析仪设定信号源频率为

2.2GHz；输出功率为-60dBni中频放大器输出频率为480MHz,此时频谱分析仪显示幅度与差值为接收链路总增益-60dBm）测试接收机灵敏度图连接不变改变信号源输出功率大小，可从继续往小变化，在频谱b4-60dBm分析仪上观察输出信号频谱当频谱分析仪设为频谱分析仪显示的频谱与频谱分析RRW10MHz,仪基底噪声差值为时，这时信号源输出功率幅度为接收机最小接收灵敏度10dB）测试接收机动态范围图连接不变设定信号源输出功率为接收机最小接收灵敏度，改变信号源输c4出功率大小，不断增加信号源输出功率，观察输出幅度变化当输入幅度增加，输出幅度也增加，但增加量小于时，为接收机线性动态范围；当输入幅度变化，输出幅度不变化时，为接收机动态范围IdB）测试接收机噪声系数:在微波滤波器输入端连接噪声系数测试仪的噪声源，视频放大器输出端接噪声d系数测试仪见图应按照仪器使用说明进行被测系统的测试5图接收机噪声测试5

（三）系统测试发射机和接收机结构不变的情况下，接入微波发射、接收天线，再外加摄像头和显示器，即将发射和接收系统通过天线、摄像头、显示器自闭环来测试收/发系统的工作状态天线僦声放媲射糠渊）传输图像实验通过摄像头和显示器验证接收和发射系统的工作状态发射系统的衰减器的输入端接a摄像头；接收系统中频放大器输出端接解调器输入端，解调器输出端接显示器连接好后，给各电路模块及显示器、摄像头加电，两天线距离公分左右，并且两只天线的极化方式要一致这时显示器上应40显示有摄像头摄到的图像）收发天线相对位置发生变化，极化状态发生变化，观察图像质量的好坏通过这个实验可以非常b直观地了解发射和接收的工作状态）调整发射机的系统参数如降低输出功率等，观察图像质量的变化；c）调整接收机的系统参数如在低噪声电路前加衰减器，观察图像质量的变化，d测试点输出

11.

522.

433.

144.

154.

865.4发射机测试输入信号480MHz,OdBm输出信号

0.6dBm测试数据

1.⑴⑵3

六、实验结果图像:相位噪声4的时候DlOOKHzN-A=38dB,C=

2.5dB,B=30KHzN=N-A+C-101gB=38+

2.5-101g3X104=-

4.27dB0

②1MHz的时候N-A=-40dB,C=

2.5dB,B=300KHzNo=N-A+C-l01gB=-40+

2.5-l01g3X105=-

92.27dB中央滤波器，衰减为52dB上变频器损耗6dB射频带通滤波器衰减5〜7dB射频放大器递增15〜16dB求整个电路的增益-265+16=3dB系统测试

2.面发射，接收面清晰，面模糊E EH

七、思考题、详细描述图像传输系统中发射机的各个组成部分及其功能1答摄像头采集的信号送入调制器进行频率调制，经过一次变频后，滤波，放大，通过天线发射出去经过空间传播接受天线将信号接受进来，经过低噪放大，滤波，下变频到再经中频滤波，滤去480MHz,谐波和杂波，经视频解调器解调输出到显示器还原图像信号、该发射机的输入功率、接收机增益与接收机灵敏度？

2、若在接收机的低噪声放大器前加入衰减器，会明显改变图像质量，而在中频放大器前加入衰减器,图3像质量变差程度有限，为什么？答低噪声放大器位于放大链路输入端，针对给定的增益要求，引入尽可能小的内部噪声，并在输出端获得最大可能的信噪比而设计的放大器而减小其前端输入功率会出现门限效应使得信号被淹没在噪声中，所以对图像质量影响较大而中频放大器前的图像信号已经经过了射频、中频两级滤波，这时加入衰减器只是对其功率发生改变，其质量变差程度有限、说明有哪些内部因素会影响本系统的图像质量？4答）内部电路存在着传输损耗1）各端口之前非理想匹配，对信号有衰减和一些不可预期的叠加2）滤波器非理想，其特性将对信号产生影响3）输入信号超出了接收机的动态范围，放大器工作在非线性4）系统内部存在噪声5）解调器能否充分解调6）发射器的输出功率、衰减器的衰减比

7、举例说明有哪些外部因素会影响本系统的图像质量？可能通过什么途径能够解决5答）无线通信中最容易受外部环境因素制约，例如传播过程中信号损耗，以及多径效应和衰减也会1引起接收机接收错误图像数据传播损耗包括自由空间损耗和其他损耗，其他主要的损耗包括大气、降雨、云、雾损耗；树木遮挡损耗；建筑物等遮挡物的损耗解决方法设计一些纠错方法，如汉明码，循环码一类的，总而言之应用一个无线通信协议应该能够有效检出并纠正数据的错误）可能接收到其他实验产生的射频信号干扰测试，比如测试点旁边有类似的试验进行，而两者之2间有没有有效的屏障解决方法搭载不同的载频，或者采取不同的调制方式）改变了天线发射接收的相对位置，极化状态变化，甚至正交3解决方法旋转天线使正对。