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实验三:射频前端发射接收机实验三:射频前端发射接收机编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对 文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(实验三:射频前端发射接收机) 的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步 的源泉,前进的动力。本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快 业绩进步,以 下为实验三:射频前端发射接收机的全部内容。实验三:射频前端发射接收机实验三 射频前端发射/接收机1、实验设置的意义由电子元器件可以构成各种功能电路,由这些功能电路按照一定的原理和要求又可以组成 各类电子设备,各类电子设备按照入网要求和组成方案可组成网络或系统 .元器件与电路、电 路与设备以及设备与系统之间的关系是局部与整体的关系.射频通信系统一般由发送装置、接收装置和传输媒质组成。发送装置包括换能器、发送机 和发送天线三部分.其中发送机将电信号变换为足够强度的高频电振荡,发送天线则将高频电 振荡变换为电磁波,向传输媒质辐射。本实验就是为了在压控振荡器实验和射频调制器实验的 基础上,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2、实验目的2。1、了解射频发送/接收机的基本组成;2。2、利用频谱仪测量射频发送/接收机的主要技术指标。2.3、测量射频接收机前端的灵敏度。3、实验原理3.1、射频发射机原理射频通信设备一般包括收发信机、天线设备(含馈线)、输入输出设备(如话筒、耳机等)、 供电设备(如直流稳压电源)等等。其中主要组成部分是收发信机 ,因而射频通信设备的技术 指标通常指的就是射频收/发信机的技术指标。一般来说,收信机与发信机在体制上是相同的,如在频段划分、调制解调方式等要求相应实验三:射频前端发射接收机 一致,否则便不能达到通信的目的。在某些情况下,也允许收发信机存在某些不相对应的差异, 如收信机的频率范围可以宽于发信机等。射频发送设备的功能是将所要发送的信息(又称基带信号)经调制,将频谱搬移到射频上, 再经过高频放大到额定功率后,馈送到天线发送到空间去.射频发送机模块由 VCO 和功率放大器组成,它的模块方框图如图 31所示.其功能是将所要发送的信息(又称基带信号)经过调制后,将频谱搬移到射频上,再经过高频放大,达到额 定功率之后,馈送到天线,发送到空间去。图3-1射频发射模块发送机的主要技术指标有工作种类、调制方式、频率范围、频率稳定度及准确度、输出功 率、效率、杂散辐射等。下面对相关技术指标予以简介:发送机的工作种类指电话、电报,模 拟、数字等.调制方式主要分调幅、调频和脉冲(数字)调制等。发射机的工作频率是指发射 机的射频载波频率 .发射机的频率准确度与频率稳定度也是相对于射频载波而言的 .频率准确 度是指实际工作频率对于标称工作频率的准确程度。频率准确度越高、建立通信就越快,以至 于不寻找对方就可实现通信,提高通信的快速性.频率稳定度是指各种外界因素的影响下发射 机频率稳定的程度。如果频率稳定度很高,建立通信后接收机不需要因频率变化而进行微调 , 从而提高了通信的可靠性。射频通信的有效距离及通信的可靠性均与发射天线的辐射功率有密 切的关系.因而发射机必须保证输出足够大的功率。发射机的总效率是指发射机传送到天线馈 线上的功率与整机输入功率的比值。在大功率发射机中,提高效率可以减小电源消耗,具有较 大的经济意义。发射机的带外辐射统称为杂散辐射,如果发射机设计不当或使用不当,会使杂 散辐射电平过高,干扰其他通信链路。当发射机使用宽带天线且带宽覆盖这些杂散频率时,干实验三:射频前端发射接收机扰会更严重。为了尽量避免发生这种干扰,有关的规程和标准对发射机的杂散辐射都给出了一定的限制3。2、射频接收机原理射频接收机前端是射频接收机的关键部分,这里对此进行简单介绍。(a)、最简单的射频前端结构接收机前端电路有几种不同的结构。图32 给出了一种最简单的形式。这种结构无射频放大器,在带通滤波器之后,只有混频器和本机振荡器。带通滤波器的输入来自天线,其输出经过混频器到达中频放大器进行后续处理。图3-2射频接收前端这种结构的主要特点是:第一,在实现中所需成本比其它结构少;第二,避免由于处理无 用的能量而消耗混频器的动态范围。带通滤波器具有良好的前向性能(在通频带范围内)和良好 的反向隔离性能。这样可以防止本振信号能量辐射到天线,进而避免天线辐射这些信号能量。 带通滤波器有三个主要任务:限制输入信号的带宽以使互调失真最小;削弱乱真响应,主要是镜象频率和1/2 一中频频率问题; 抑制本机振荡器辐射到天线的能量实验三:射频前端发射接收机(b) 有射频放大器的前端结构第二种前端结构如图 3-3 所示。这种结构使用了一个射频放大器。该射频放大器的增益较低,一般低于20dB。高于20dB的增益可能会使系统稳定性受到损害,并且不能达到互石截获点。射频放大器一带通滤波器二一混频器 中频放大器一本振图3-3有射频放大器的射频接收前端射频放大器的目的是隔离混频器,同时在混频之前将信号放大。这种放大可以补偿混频器和带 通滤波器中的损耗.射频放大器的主要特点是改进了混频器 /本机振荡器电路与天线电路之间 的隔离。影响接收机射频前端性能的因素:(a)、混频器/本机振荡器性能第一个混频器的性能对于接收机的性能至关重要。它是一个非线性设备 ,而且,还要使用 本机振荡器系统中最高电平的射频信号。因此,它需要有非常高的互调截获点。单设备有源混 频器价格便宜,但是它们性能最差。一般来说,无源、双均衡混频器的性能最好。它们通常有 最高的互调截获点,而且相对其它某些混频器设计来讲,有更好的噪声均衡特性有时,在混频 器和本机振荡器之间的接口上还有第三个带通滤波器。这个本振滤波器用于削弱宽带噪声和本 振频率附近的谐波,而这些谐波会降低混频器的二阶互调截获点 .在接收机内所使用的混频器 电路类型都需要仔细权衡。无源混频器比有源混频器有更好的互调失真性能。然而它们不能提 供任何转换增益,事实上是有损耗的设备。有源混频器对本振功率的要求较低,但其噪声性能实验三:射频前端发射接收机不如无源混频器。在混频器中频输入和中频放大器之间通常放置一个双工器网络 .这个双工器 网络会吸收一些频率,同时让其它频率通过.双工器网络必须是非反射性的,且为本振频率的若 干倍。否则,那些频率会被反射回混频器,导致性能降低。对于接收机临近信道的选择,本机 振荡器的噪声性能是很重要的.宽带噪声经常影响接收机的灵敏度。本振信号是混频器中启动 变换的大信号,能够产生自身的谐波。因此,本振信号应该尽可能纯净以防止接收机中的乱真响 应.本机振荡器必须能正常工作,而不受温度和电源电压变化的影响。如果接收机遭受机械震 动或碰撞,其输出也应保持稳定。(b )噪声性能所有的射频接收机都必需保证对系统的信噪比(SNR),因此混频器、本机振荡器、带通滤 波器和射频放大器产生的噪声应该降至最小.对于无源、有损耗的器件,例如滤波器或某些混频器,噪声因数由下式给出:id290其中,F是器件的噪声因数,L是器件的损耗(1/G),T是器件的绝对温度,单位是K。某些双均衡混频器可以有稍高一点的噪声因数。决定系统的噪声因数的 Friis 方程是:,八 Gt GGGG-G.v-i其中,F是等效的噪声因数,F1、F2、F3是第1、2、3分级的噪声因数,FN是第n分级的 增益,G1、G2、G3是第1、2、3分级的增益,GN-1是第NT分级的增益。接收机的整体噪声因数由系统内各分级的噪声性能共同决定,但接收机的灵敏度主要取决 于高放的噪声.然而高放增益大,混频级的电平也会高,由非线性引起的干扰就严重。相反,高 放增益小,后级电平就低,但干扰电平也相应降低,非线性失真减小。一般高放增益约 10dB 左实验三:射频前端发射接收机右。灵敏度:指用标准测试音调制时,在接收机的输出端得到的规定的信噪比(S+N+D)/N,且输出功率不小于音频额定功率的 50情况下,接收机输入端所需的最小信号电平4、实验设备压控振荡器、功率分配器、PIN调制器、定向耦合器、带通滤波器(2个)、射频放大器(2 个)、天线(2块)、混频器、低通滤波器、检波器、示波器5、实验内容5。1、测量射频发送机的载波频率、功率电平、发射功率、接收功率 5。2、测量射频接收机前端的灵敏度。5.3、进行射频发送接收系统综合试验5。4、测量天线增益、方向性6、实验步骤6。1、用频谱仪测量压控振荡器的频率,功率,并记录。 6。2、将接收端的天线接到频谱分析仪的输入端,此时我们可以得出接收功率。6。3、按图34 连接,我们用示波器来监视信号的波形。6.4、我们将检波器和示波器去掉换接频谱仪,这时我们可以用频谱仪来监视发射频率、 功率电平,记录测得的数据.根据定向耦合器的特性我们就可以得出发送机的载波频率、功率电 平定向耦合在此时的衰减为20dB,定向耦合器具有方向性(我们在实验四中已有介绍),我们 接终端和检波器的时候应该接在正确的接口。实验三:射频前端发射接收机图3-4射频发射/接收模块6。5、保持两三线的距离不变,我们通过示波器可以看到还原的调制信号 .改变天线方向再观察示波器的还原和调制信号。
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