光电方向通信原理实验

1、中频调制与解调实验微波微带电路系统实验设计平台实验功能1、能同时传输彩色图象信号和话音信号。2、通信自由空间传输达4Km(无阻挡)。3、完成话音和数据的调制、变频、放大、发射和接收解调。收发平台设备主要性能指标 （一）、发信设备主要性能指标 1、工作频段：2.02.7GHz，S波段。可根据用户要求设定频段。 2、输出功率：7dBm20dBm(5100mW)并可调节。3、频率稳定度：±5ppm 或 (12)×10-5 4、本振相噪：1k -70dBc 10k -80dBc 5、杂散发射：-60dBc 6、通频带宽度：20MHz7、视频调制方式：AM，音频调制方式：FM收发平台

2、系统框图配套教材数字微波通信系统 唐贤远 李兴（2004. 5） 电子工业出版社设备使用基础：微波通信系统视频与音频传输实验一、学习目的1.了解微波发信平台与接收平台的基本结构与主要设计参数。2.利用实验单元电路的实际测量了解发信机与收信机的特性。二、预习内容1.预习变频器（锁相本振源、混频器、滤波器），功率放大器的原理的理论知识。2.预习锁相本振源、混频器、滤波器、天线、功率放大器的设计原理。三、实验设备项次设备名称数量备注1摄像头1只2监视器1只四、理论分析本设计平台是一套短距离、点对点的微波电视发送和接收系统，它将现场摄得的视频、音频信号以微波方式传送，再向电视中心站或有线电视站发送。伴

3、音采用FM，图像采用AM，分别调制到中频信号70MHz附近（双载波），经过中频滤波，再经上变频输出为2.0-2.7GHz射频信号。经功率放大器放大后，最终由天线发射出去。五、主要技术指标1、工作频段：2.02.7GHz，S波段。可根据用户要求设定频段。 2、输出功率：7dBm20dBm(5100mW)并可调节。3、频率稳定度：±5ppm 或 (12)×10-5 4、本振相噪：1k -70dBc 10k -85dBc 5、杂散发射：-65dBc6、通频带宽度：±20M 7、视频调制方式：AM，音频调制方式：FM六、发信平台原理简介1、原理方框图调制器可变衰减器70M

4、Hz滤波器混频器视频信号锁相本振源带通滤波器功率放大器天线音频信号图1 发信系统方框图隔离器耦合器 类型带宽话音4kHz电视6MHz数字话音64kHz数据50kHz1.5MHz 图2 典型的通信信道带宽2、发信平台物理链路基本概念：发信系统如图1所示。当输入信号(话音、数据和图象)对中频70MHz进行调制后，得到一个中心频率为fm的调制信号，通过20dB可调衰减，经中频滤波器滤去信道通带外的各次谐波，然后用一个本振信号与中频信号送至混频器，混频器执行乘积功能，得出双边带信号产生已调载波。也就是说，混频输出包含有下边带fLO-fm和上边带fLO+fm。后送至微波带通滤波器，得出上变频载波信号（和

5、频），并滤除带外无用信号。功率放大器放大此信号，最后送到天线发射。七、收信机原理简介1、 原理方框图70MHz滤波器AGC放大器天线低噪放带通滤波器混频器下变频70MHz滤波器锁相本振源音频信号解调器隔离器视频信号功分器图3 收信系统方框图2、收信机物理链路基本概念：收信机如图3所示。在接收平台处，接收天线收到的信号是发射机发出的射频信号，接收到的射频信号首先经低噪声放大器抑制噪声放大信号,经微波带通滤波器滤波后,送至混频器与接收平台本振信号进行混频(差频)，得出下边带信号。也就是，使用的本振频率与发射机本振频率偏移的方向不同，得出中频IF信号。中频信号经中频滤波器消除不必要的谐波成分，送至中

6、频AGC放大器放大。中频AGC放大器和滤波器有高的增益和窄的带宽，比单独使用高增益RF放大器时有较小噪声功率。采用中频自动增益控制电路，当发生传输信号衰落时，它可以自动的提高增益来补偿衰减。当传输信号增大时,它可以减小增益抑制信号过强，从而保持信号传输的平稳性。最后中放输出送至解调器恢复语音和视频信号。八、实验步骤1、连接好解调器和J21接头处的电缆，摄像头电源线为红色，语音线为白色，视频线为黄色。监视器视频线为黄色，音频线为红色。2、接上稳压电源。3、开机预热5分钟，开启监视器。此时应出现清晰的图象，对摄像头话音口说话，监视器能听到清楚的声音。4、调节发信平台中的可变衰减器(020dB)，图

7、象和语音质量会因衰减的大小而变化。实验一 中频调制实验一、实验目的1.了解调制器的基本结构与主要设计参数。2.利用实验模块的实际测量了解调制器的特性。二、预习内容1.预习调制器原理的理论知识。2.预习调制器设计原理。三、实验设备项次设备名称数 量备 注1频谱仪1套2100M双踪示波器1套四、理论分析 调制过程是将低频信号搬移到高频段的过程，是用低频信号去控制高频振荡器，使高频振荡器输出信号的参数（幅度、频率、相位）随着低频信号的变化而变化，从而实现将低频信号搬移到高频段，由高频信号携带进行传播。调制过程在发信端，完成调制过程的装置叫调制器。解调过程是调制的反过程，即把低频信号从高频载波上搬移下

8、来的过程。解调过程在接收端，实现解调的装置叫解调器。调制器原理 为了实现图像和语音信号的同步传播，往往在发送端同时采取幅度和频率两种调制方式。其中，图像采取幅度调制，语音则采取频率调制。同时为了避免相互干扰，采用双载波分别携带两种低频信号。(1) 图像调制图像视频信号VF对70MHz载波Fp信号进行幅度调制（AM）, 其原理见图1所示。AM调制器低频视频VF高频本振载波Fp70MHz已调射频RFp图1 AM调制器原理视频VF信号、载波Fp和已调波RFp信号的波形可用示波器监测，三者之间的关系在有关通信原理的书籍中均有介绍，在此不再赘述。这里给出载波Fp和已调波RFp信号的频谱实测图见下图2、图

9、3所示： 图3 AM已调波RFp信号频谱图2 高频本振载波Fp信号频谱 (2) 语音调制音频信号SF对63.5MHz载波Fs进行频率调制（FM）, 其原理见图4所示。63.5MHz高频载波Fs低频音频SF已调射频RFs图4 FM调制器原理高频本振载波Fs和已调射频RFs信号实测频谱见图5、图6所示。 图6 FM已调波RFs信号频谱图5 高频载波Fs信号频谱(3) 信号的合成传播将两路分别携带图像和语音信号的高频载波合成同时发送，其原理见图7所示。AM调制器低频视频VF高频本振载波Fp70MHzRF双载波图7 AM&FM双载波调制原理合成63.5MHz副载波Fs低频音频SFRF双载波无调

10、制（空载波）和已调制的信号频谱实测图见图8、图9所示：图8 Fp & Fs双载波（空载波）频谱图9 AM&FM双载波调制信号频谱 五、硬件测量1用示波器测试调制器监测点语音信号和视频信号2同上仪表测试调制器监测点已调制载波输出信号。3用频谱仪测试调制器输出端已调制载波信号。4同上仪表测试不加调制信号时载波输出信号。（断开图象和语音信号）实验二 中频解调实验一、实验目的1、了解解调器的基本结构与主要设计参数。2、利用实验模块的实际测量了解解调器的特性。二、预习内容1、预习解调器原理的理论知识。2、预习解调器设计原理。三、实验设备项次设备名称数量备注1频谱仪1套2100M双踪示波器1套四、理论分析完成调制过程的装置叫调制器。解调过程是调制的反过程，即把低频信号从高频载波上搬移下来的过程。解调过程在接收端，实现解调的装置叫解调器。对于普通的单载波AM信号，由于载波信号的包络反映了调制信号的变化规律，因此常采用非相干解调，即普通的检波方式实现解调。但对于合成双载波调制信号的解调则不能简单地采用这种方式，往往采取“同步检波”（相干解调）。其原理见图1所示。AM检波输出视频VF本振Fp70MHz射频RFFM鉴频输出音频SF图1 A