-
通信工程专业系统实验
RZ9905
型
《微波与天线综合实验系统》
论文
学院：信息工程学院
专业：通信工程
组长：
00
组员：
0
00
通信工程教研室
微波与天线系统
摘要
在<
/p>
3G
通信时代，微波通信系统建设成本低、建设速度快、部署灵活
的优点将在
3G
网络建设中得以充分发挥，
从而扩大微波天线在我国的应用范围，
形成快速增长
的国内
市场需求。与此同时，随着无线通信技术
PDH
，
SDH
系统与
wireless
通讯的
迅速发展，微波通信天线目前已经在电力、交通、铁路等行业的专用通信网中
开始
大量使用，微波天线应用范围愈加广泛。在这样的条件下，研究微波通信是非常重<
/p>
要。本次实验《微波与天线实验系统》就是研究微波发送、接收系统的工作原理。
实验中对微波系统的每个组件进行测试，最后，完成了微波电视信号单向传输系统
的调试。
关键字
：
微波通信
微波天线
组件
系统
- 1
-
微波与天线系统
目录
第一部分
绪论
--------------------------
--------------------------------------------------
---------------------3
（一）
背景介绍
------------------------------------------------ -----------------------------------3
（二）
系
统特点
------------------------------------
-------------------------------------------------3
（三）
实
验目的
------------------------------------
-------------------------------------------------3
（四）
实
验内容
------------------------------------
-------------------------------------------------3
（五）
准
备知识七管收音机组合电路原理
-------------------------
---------------------------4
第二部分
实验准备
-----------------------------------
--------------------------------------------------
--------5
（一）
微波测
量仪器介绍
----------------------------------
-----------------------------------------5
（二）
系统所含组件原理
-------------------------------------------- -------------------------------5
1
140MHZ
中频振荡器
----------------
--------------------------------------------------
---------6
2
微波锁相信号源
< br>----------------------------------------------- ----------------------------------6
3 <
/p>
变频器
--------------------------
--------------------------------------------------
-----------------6
4
振荡器
-------------------------------------------
--------------------------------------------------
7
5
放大器
----------
--------------------------------------------------
---------------------------------8
6
滤波器
---------------------------
--------------------------------------------------
----------------8
7
图像
/
数据中频调制器
----------------
--------------------------------------------------
---------9
第三部分
微波系统测试
----------------------
--------------------------------------------------
----------------9
（一）微波发送系统
-
--------------------------------------------------
--------------------------------9
1
原理图
-----------------------------
--------------------------------------------------
---------------9
2
原理简单介绍
-------------------------------------------
------------------------------------------9
3
实验结果
------------------
--------------------------------------------------
-----------------------9
4
实验
分析
-------------------------------------
--------------------------------------------------
---10
（二）微波接收系统
-------------
--------------------------------------------------
--------------------11
1
原理图<
/p>
----------------------------------------
--------------------------------------------------
---11
2
原理简单介绍
----
--------------------------------------------------
------------------------------11
3
实验结果
-----------------------------
--------------------------------------------------
-----------11
4
实验分析
------------------------------------------------ ------------------------------------------12
< p>（三）微波电视信号单向传输系统
------------------
-----------------------------------------------12<
/p>
1
原理图
--
--------------------------------------------------
-----------------------------------------12
2
实验结果比较与分析
-------------
--------------------------------------------------
------------13
3
有线电视与无线电视的主要
区别
-------------------------------------
----------------------13
第四部分
微波与天线的应用
-------------------------------------------
---------------------------------------14
1
微波技术的应用与发展
-----
--------------------------------------------------
----------------15
2
天线技术的应用
与发展
------------------------------------
-----------------------------------15
第五部分
结束语
------------------------------------------------ -------------------------------------------------1 6
- 2
-
微波与天线系统
第一部分
绪论
(
一
)
背景介绍
RZ9905
微波与天线综合实验系统主要面向通信工程、<
/p>
电子工程、
微波工程
等专业开设《微波技
术
》、《微波器件
》、《微波电路
》、《微波通信
》、
《天线》等课程教学、实验
、示教的
需要而设计，也可用于微波技术类课程的
课题设计和毕业设计。
它由
RZ 9905-T
微波与天线发射实验系统及
RZ
9905-R
微波与天线接收实验系统两个实验箱组成。其功能强大、实验内容丰富多
信道
微波与天线发、收系统。
(
二
)
系统特点
1
、
工作频率为
2.4GHZ
，是国家无线电管理委员会规定的业余无线电频段，
不会对公网与专网产
生电磁污染
；
2.4GHZ
能充分体现微波信号的特点
。
2
、
RZ
9905
微波与天线综合实验系统的微波发射实验系统（
RZ 9905-T
）及
微波接收实验系统（
RZ 9905-R
）分别设计制作在两个独立的实验箱中，
便于拉开距离，进行微波信号传输、微波通信及微波天线性能测试等实验。
3
、
该系统微波传输具有
16
个独立信道
，
能完成微波接力
、
微波组网
、
微波一点对多点等多种形式通信，
并且可以避免实验室中多台设备同时工作
时的相互干扰。
4
、
实验箱集成了微波信号的产生、发送、传输、接收、放大、变频、滤波等
各
种微波信号加工处理过程，
既可对微波信号各个加工处理部件进行单独研
究测试
，
同时也可把各部件连接，组成完整的微波通信发、收系统，进行
系统调测与研究
。
5
、
自带
140MHZ
中频信号源，微波扫频信号源，仅需配置微波频谱仪，就能
完成全部实验。
6
、
设有微波数据中继模块，可进行
512KB
数据及数字电话复接的微波传输；
一套
RZ9905-T/R
可进行单向微波数字电话信号及信令自环传输；
两套
RZ9905T/R
可实现微波双工数字电话拨号及通信；选配润众
RZ88521
误码
仪，能进行微波数据传输及误码率测量
。
7
、
配有小
型电视摄像头和彩色液晶监视器，可实现现场视频图像和语音的微
波传输，图像清晰，视
觉效果好。
(
三
)
实验目的
1
、
了解微波测量仪器的测量方法。
2
、
掌握微波各组件的测试
3
、
掌握微波发送、接收系统电路连接。
4
、
掌握微波发送、接收系统测试方法。
5
、
掌握微波电视信号单向传输系统电路连接。
6
、
掌握微波电视信号单向传输系统调整。
(
四
)
实验内容
1
、
正确进
行系统电路连接；搞清微波发送、接收系统信号流向及频率的变化。
2
、
逐级测试微波发送、接收系统各点频谱。
3
、
测试微波发送、接收系统各级输出功率。
4
、
正确进
行系统电路连接；搞清全电视信号流向及信号频谱的变换过程。
5
、
进行视频、音频信号调试，试听、试看微波电视信号。
6
、
评价电视信号传输质量。
- 3 -
微波与天线系统
(
五
)
准备知识七管收音机组合电路原理
我们在暑期实践中曾制作过七管收音机。
这对我们理解微波与天
线系统有很
大的帮助，于是，先将收音机原理介绍如下：
七管收音机的电路方框图如图
1
所示。
从图中我们一眼就可看出七管收音机电
路的全貌，即主要组成部分及
各级电路的功能。
输入
回路
混频
中放
1
中放
2
检波
前置
低放
功放
AGC
本振
--
图
1.1
七管收音机的电路方框图
从图
1
所示的方框图可以看出，七管收音机（超外差）的特点是：把接收到
的
高频调幅信号的载波频率
f
c
先变为频率较低而且是固定不变的中间频率
f
i
，再利
用中频放大器加以放大。
<
/p>
方框图中的变频环节的作用是：把经过选频的高频载波信号（频率为
f
c
的调
幅言号）和由本机振荡器产
生的等幅高频信号（频率为
f
o
）同时
加到变频器上，
由于变频管的非线性作用，就产生了
f
i
=
f
o
-
f
c
的差频信号，但仍为
调幅波。因为
差频
f
o
-
f
c
低于载频
f
c
而又高于音频，所以习惯上把它叫做中频（中周
）。收音
机的中频一般是
465kH
。
在选择电台过程中，本机振荡的频率
f
o
随接收到的载波
频率
f
c
而变，并维持二者之差，使整个接收频段内均匀工作在
465kHz
左右，所以
中频放大器的谐振回路就不需要调整，这样选择性也容易提
高。这种形式的电路
一般称为超外差式电路。
中频信号经过放大后，仍然是频率比较高的调幅波，从中频调幅波中把音频
信号
检出来，也仍然称为检波。检波出来的音频信号再经低放（包括功放）电路
- 4 -
微波与天线系统
去推动扬声器发音。
这就是超外差式收音机的简单工作过程，
各种信号波形如图
1
所示。
第二部分
实验准备
(
一
)
微波测量仪表介绍
频谱分析仪工作原理及功能
频谱分析
仪是一种能在示波管上显示出被测信号频谱幅度特性的仪器
，
荧
光屏的
横坐标代表频率，
纵坐标代表不同频率分量的幅值。
微波频谱分
析仪主要
用来观察各种已调信号
（调幅、
调频、
脉冲调制）
的频谱及功率，
测
量信号频率、
测量振荡器的频率稳定度和频谱纯度，测量波形失真与噪声等。
目前频谱仪多采用扫频超外差式，它的灵敏度高，频率分辨率好，噪声小
。
扫频超
外差式频谱仪实际是超外差接收机和示波器的组合，
它的方框原理如下图
所示。
被测信号
（
频率为
fs
）经直接输入或衰减后输
入，在混频器中与机内本振信
号（频率为
fp
）进行混频，
fo =fp-fs
，<
/p>
fo
为中频信号频率，中频信号经放大、
检波，
得到一个和输入信号幅度成正比的直流电压，
经垂直放大
后加到示波管的
垂直偏转板上，
这就使电子束在垂直方向的的偏
移与输入信号幅值成正比。
本振
fp
是一个电调谐的扫频振荡器，
它的频率受锯齿波电压的扫描发生
器控制。
频率
随锯齿电压作线性变化，
该锯齿电压经水平放大器放大后加在示波管的水平偏转
板上，
这
就使电子束在水平方的偏移正比于扫频振荡频率变化，
并可折算出输入
< br>信号的频率。
如果被测信号中有几个分量，由于本振频
率
fp
连续扫频变化，而中频
fo
是
固定的，因此信号中的各个频率分量都可以顺序地在
fp
变化时满足
fp-fs=fo
，
此时各频率分量顺序通过中放，
在示波管的荧光
屏上分别显示出来，
它们在荧光
屏上水平间隔距离反映出它们的
频率差，
垂直高度代表它们的幅度。
这样就得到
了信号频谱。
扫描超外差式频谱仪的灵敏度主要取决于中频放大器的放大量和内
部的噪声，
一般能达
-100dbm
，
频率分辩率主要取决于中放的带宽，
考虑到超外
差接收机的镜像干扰，
频谱仪多采用多级变频方案，
如三次或四次变频，
第一中
频较高，<
/p>
可减小镜像干扰，
末级变频后的中频较低有利于减小带宽，
降低噪声和
提高分辩率。有的频谱仪带宽有多种选择，可满足不同分辩
率要求。
(
二
)
系统所含组件原理
- 5 -
微波与天线系统
1
、
140MHZ
中频振荡器
140MHZ
中频振荡器模块在
RZ 9905-T
微波发射实验系统箱内，
电路如图
所示，它由
T1
、
T2
两只晶体三极管等电路组成，
T1
及周围电路组成电容反
馈三点式振
荡（又称考必兹振荡器）
，其等效电路如图
1-2
所示。
C
2
、
C3
为
回路电容，
L3
、
C1
串联后构成回路电感。图
1-1
中
T2
及周围电路为振荡器
的放大输出级
。
为
了在线
测量，
中频振荡信号被连接到中频信号输入
/
中频振
荡器输出测量接头。
2
、
微波锁相信号源
微波锁相信号源的方
框原理如图
2
—
1
所示。这是一个典型的锁相环路，图
中前置分频器采用
586 pc ?
可编程分频器，<
/p>
选择的分频比为
256
。
比相器、
A
程
序分频器、
N
程序分频器、
R
程序分频器等均在
MC145152
集成锁相环蕊片内。
该蕊片需外接晶体，本机采用的晶体频率为
10MHz
。
3
、
变频器
上变频器和下变频器电路是相
同的，
工作原理也相似，
但信号的流向两者有
< br>所区别。上变频器为例，讲述其工作原理。上变频器有两个信号输入端，一个
信号
输出端，电路如
3-1
所示，图中，
I
F
为中频调制信号输入端、
LO
为本
振
信号
(
亦称载波
)
输入端、
M RF
为上变频已调信号输出端。
- 6 -
微波与天线系统
上变频器的工作原理简述如下：
1)
本振信号控制
D1
、
D2
的通断。
2
）变频原理。
M
RF
端的波形为断续的中频调制信号波形。该信号断续的频<
/p>
率由本振信号的频率决定，其波形如图
3-2
所示。
3
）载漏抑制。
4
）
A
、
D
、
B
三点载波波形。
4
、
振荡器
压控、扫频振荡器是专门为弥
补安泰信
AT5011
频谱仪的不足而设计的，因
为该仪表跟踪振荡器频率为
0
—
1GHz
，而当我们测试微波带通滤波器频率响应
时，需要
2.2
—
2
.6GHz
的扫描信号，为此特地设计了扫频振荡器。本模块供电
电压为
12
伏，
< br>压控振荡信号从
6C
输出，
其电平约为
0dbm
。
为了在线测量，
压控振荡信号经衰减器送至压控振荡器输出测量接头，电平约为
-10dbm
。
- 7 -
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