微波TV收发系统的基本原理.docx

北京邮电大学
电磁场与微波测量实验报告
微波TV收发系统的基本原理

学院： 电子工程学院
班级：
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指导老师：

微波TV收发系统的基本原理
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
收信机
发信机

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。

射频放大器
射频滤波器
上变频器
调制器

信源信号 天线

本振

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。
中频放大器
中频滤波器

低噪声放大器
解调器
下变频器

本振
天线 输出信号

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
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
中心频率（MHz）
900
892
884
876
868
860
发射机本振频率（MHz）
960
952
944
936
928
920
接收机本振频率（MHz）
938
930
922
914
906
898
二、 内容及步骤
1、 微波TV发射机系统的调试
1） 传输信道的单载波调试
（1） 连接测试系统（断开调制器）
（2） 设置DDS信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如60MHz、-30dBm）。
（3） 将信道选择器分别设置为CH1~CH6，用频谱分析仪测量功率放大器的输出信号频率和电平，测试数据记录在数据表格中。
注：由于没有DDS信号发生器，由试验系统的视频输入端口代替。
2）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） 接收机的灵敏度测量
（1） 连接测试系统（频谱分析仪与接收机使用相同型号的天线，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，直到图像无法正常接收为止。
（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，测试数据记录到表中。
（6） 将发射和接收信道分别设置为CH2~CH6，重复以上测量，测试数据记录到表中。
3.微波TV收发系统的干扰测量
在无线通信系统中，无线信道是一个开路环境，除了噪声的影响之外，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互相干扰。而且干扰的影响往往比噪声的影响更大，噪声可能会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） 同频干扰的测量
（1） 连接测试系统（关闭正常发射机和干扰发射机的电源）。
（2） 打开正常发射机电源，将发射信道设置为指定信道（应避开存在严重干扰的信道），调整正常发射机和接收机的距离，保证接收机接收到清晰图像。
（3） 用频谱分析仪观测接收信号的频谱，测量接收信号中电平最高的频率分量的频率和电平，测试数据记录在表中。
（4） 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接受到清晰图像（必要时可以调整干扰发射机的位置，将干扰发射机靠近接收机）。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。
（5） 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图像为止。（注意要保持干扰发射机与频谱分析仪和接收机的距离相同）。
（6） 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谱分量的频率和电平，计算接收信号的载干比（C/I），测试数据记录在表中。
2） 邻频干扰的测量
（1） 连接测试系统（关闭正常发射机和干扰发射机的电源）。
（2） 打开正常发射机电源，将发射信道设置为指定信道应避开存在严重干扰的信道），调整正常发射机和接收机的距离（适当远离），保证接收机接收到清晰图像。
（3） 用频谱分析仪观测接收信号的频谱，测量接收信号中电平最高的频率分量的频率和电平，测试数据记录在表中。
（4） 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变化（正常、变差或中断）并分析原因（必要时可以将干扰发射机靠近接收机）。
（5） 关闭正常发射机电源，用频谱分析仪观测干扰信号的频谱，测量邻频信号和辐射到正常信道的干扰信号中电平最高的频率分量的频率和电平，测试数据记录到表中。
（6） 打开正常发射机电源。移动干扰发射机，使其逐渐远离接收机，用频谱分析仪观测干扰信号的频谱变化，同时观察接收机的接收图像，进行干扰分析。
三、 实验数据及分析
1、 微波TV发射机系统的调试
⑴传输信道的带载波调试
信道设置
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
输入频率（MHz)
58.0
输入电平(dBm)

输出频率（MHz）
900．083
892.100
884.116
876.07
868.06
860.07
输出电平（dBm）
-4.80
-6.14
-4.47
-2.34
-3.68
-2.02

⑵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）
900.1
895.65
904.57

电平（dBm）
-4.48
-36.31
-39.51

CH2
频率（MHz）
892.1
891.65

电平（dBm）
-6.29
-23.01

CH3
频率（MHz）
884.08

电平（dBm）
-4.12

CH4
频率（MHz）
876.1
876.317

电平（dBm）
-2.66
-18.22

CH5
频率（MHz）
868.12
867.67

电平（dBm）
-3.97
-20.54

CH6
频率（MHz）
860.11
860.42

电平（dBm）
-2.06
-20.20

2、 微波TV接收机系统调试
⑴ 接收信道的单载波调制
信道设置
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
输入频率（MHz)
900
892
884
876
868
860
输入电平（dBm）
-40
输出频率（MHz)
+38.000
+38.000
+38.000
+38.000
+38.000
+38.000
输出电平（dBm）
-16.22
-16.06
-15.70
-15.51
-1556
-15.55

⑵ 接收机的灵敏度测量

CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
接收灵敏度（dBm)
-38.32
-45.74
-29.72
-29.90
-28.01
-30.50

3.微波TV收发系统的干扰测量：
⑴同频干扰:
信道设置
中心频率（MHZ）
信号电平（dBM）
载干比（dB）

正常信号
892.083
-34.62
21.6
同频干扰
896.977
-56.22
⑵邻频干扰：
信道设置
正常发射机
干扰发射机
CH2
CH1

中心频率（MHZ）
信号电平（dBm）

正常信号
900.08333
-39.42
邻频干扰
897.11667
-58.00
干扰信号
897.11667
-57.10
四、 实验总结：
在这次实验中，我组的实验仪器出了一点问题，所以我们选择了跟隔壁组的同学合作这次实验。由于实验室空间有限，且同时有多组仪器都在做实验，对我组仪器进行干扰，所以得到的数据会存在误差。我们进行简单的讨论后就对实验流程达成了一致，分工明确，很快就得到了实验结果。
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收发系统收到的诸多干扰，在之后的学习中我们也会逐步学习更多关于这方面的知识。