射频调制器可靠应用指导

第1篇一、实验目的1. 理解射频电路的基本组成和原理。

2. 掌握射频电路的调试方法。

3. 培养实际操作能力，提高对射频电路问题的分析和解决能力。

二、实验原理射频电路是指工作在射频频段的电路，主要用于无线通信、雷达等领域。

射频电路的主要功能是发射和接收电磁波信号。

本实验主要涉及射频电路的组成、工作原理和调试方法。

三、实验仪器与设备1. 射频信号发生器2. 射频功率计3. 射频测试天线4. 射频电路测试板5. 数字多用表6. 连接线、测试夹具等四、实验内容1. 射频电路的组成及功能2. 射频电路的调试方法3. 射频电路的性能测试五、实验步骤1. 射频电路的组成及功能（1）观察射频电路测试板，了解其组成及功能。

（2）分析射频电路中各个元件的作用，如滤波器、放大器、混频器等。

（3）掌握射频电路的工作原理。

2. 射频电路的调试方法（1）根据实验要求，搭建射频电路。

（2）使用射频信号发生器产生测试信号。

（3）利用射频功率计测量信号功率。

（4）调整电路参数，使信号达到最佳状态。

3. 射频电路的性能测试（1）测量射频电路的增益、带宽、噪声系数等性能指标。

（2）分析测试结果，评估射频电路的性能。

六、实验结果与分析1. 射频电路的组成及功能通过观察射频电路测试板，我们了解到射频电路主要由滤波器、放大器、混频器、本振电路等组成。

滤波器用于滤除不需要的频率成分；放大器用于放大信号；混频器用于将信号转换到所需频率；本振电路用于产生本振信号。

2. 射频电路的调试方法在实验过程中，我们通过调整电路参数，使信号达到最佳状态。

具体操作如下：（1）调整滤波器，使信号频率符合要求。

（2）调整放大器，使信号功率达到预期。

（3）调整混频器，使信号频率转换正确。

3. 射频电路的性能测试通过测试，我们得到以下结果：- 增益：20dB- 带宽：100MHz- 噪声系数：2dB分析：实验结果符合预期，说明射频电路性能良好。

七、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了射频电路的基本组成、工作原理和调试方法。

什么是调制器？中文名称：调制器英文名称：Modulator定义1：使光、电信号的某些参数（如振幅、强度、频率或相位）按照另一信号的变化规律而变化的部件。

定义2：一种制约振荡或波的某一特征量，使其随着信号或者另一振荡波的变化而变化的非线性器件。

所属学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）；调制器定义调制器是邻频调制器的简称，也常被称作射频调制器或电视调制器,现也有俗被称为共享器、是有线前端电视机房的主要设备之一；调制器是调制式直流放大电路中的一个重要环节。

由下图的方框可见：欲放大的直流信号ui经过调制器后，变为交流信号UA；再经过交流放大器放大后，最后由解调器转换成直流输出信号UO；振荡器产生开关信号UC；用于控制调制器的取样动作。

由于信号的放大任务主要由交流放大器完成，而交流放大器的零点漂移小到可以忽略不计，调制器与解调器的零漂也可以做得很小，所以，调制式直流放大器可用来放大微弱的直流信号，调制器通常有三种形式：机械调制器（机械斩波器）、晶体管调制器、场效应管调制器。

按电路形式可分为并联调制器和串、并联调制器两种，后者比前者性能优越，但结构复杂。

功能调制器最基本功能是信号调制功能。

即将视频/音频信号尽可能不失真地调制到载波上，以满足长距离传送和分配的要求。

所以，国标规定正常的调制度为87.5%。

伴音信号要于图像信号同时调制。

为避免对图像信号的干扰，将伴音信号先调制在调频副载波上，然后放在图像频率的6.5MHz频点上，组成一个完整的电视频道。

电视频道总带宽不能超过8MHz.，这就要求调制器有良好的滤波功能，滤波特性不仅要保证每个频道具有标准的残留边带特性，还要保证带外（包括邻频道内）没有任何杂散信号。

制式根据世界上彩色电视制式的不同，调制器也有PAL制调制器，NTSC制调制器，SECAM制调制器三种制式，我国采用的是PAL-D制式。

邻频调制器采用在48MHz-750MHz频段内PAL-D制式邻频调制方式固定频道输出，在电路设计上采用图像频率﹑伴音频率CPU双锁相环路（PLL）设计的思路，在器件上采用进口优质广播级调制芯片(TOSHIBA、MOTOROAL、INTECH、TEXAS INSTRUMENTS、FAIRCHILD等公司)，采用高性能声表面波（SAW）滤波，残留边带抑制大于65dB，110 dBuv射频输出，电平幅度稳定，频率准确，独特滤波方式，带外输出抑止大于65dB，图象调制度、音频频偏、A/V比、射频输出电平均可调节，使用灵活，19英寸标准机箱设计，便于标准化安装。

一、实验目的1. 理解功率射频电路的基本原理和组成。

2. 掌握功率射频电路的主要性能指标及其测试方法。

3. 通过实验验证功率射频电路在实际应用中的性能。

二、实验原理功率射频电路是无线通信系统中重要的组成部分，其主要功能是将基带信号转换为射频信号，并实现信号的放大、滤波、调制等功能。

本实验主要研究以下功率射频电路：1. 射频放大器：用于放大射频信号，提高信号的功率。

2. 滤波器：用于滤除不需要的频率成分，保证信号质量。

3. 调制器：用于将基带信号调制到射频信号上。

三、实验仪器及材料1. 射频信号发生器2. 射频功率计3. 示波器4. 射频滤波器5. 射频调制器6. 射频放大器7. 连接线和测试线四、实验内容及步骤1. 射频放大器测试（1）连接射频信号发生器、射频功率计、示波器和射频放大器。

（2）调整信号发生器输出一定频率和功率的射频信号。

（3）将射频信号输入到射频放大器中，观察输出信号的变化。

（4）使用射频功率计测量输入和输出信号的功率，计算放大器的增益。

（5）使用示波器观察输出信号的波形，分析放大器的线性度和失真情况。

2. 射频滤波器测试（1）连接射频信号发生器、射频功率计、示波器和射频滤波器。

（2）调整信号发生器输出一定频率和功率的射频信号。

（3）将射频信号输入到射频滤波器中，观察输出信号的变化。

（4）使用射频功率计测量输入和输出信号的功率，计算滤波器的插损。

（5）使用示波器观察输出信号的波形，分析滤波器的带通特性和选择性。

3. 射频调制器测试（1）连接射频信号发生器、射频功率计、示波器和射频调制器。

（2）调整信号发生器输出一定频率和功率的射频信号。

（3）将基带信号输入到射频调制器中，观察输出信号的波形。

（4）使用射频功率计测量输入和输出信号的功率，计算调制器的功率效率。

（5）使用示波器观察输出信号的频谱，分析调制器的调制特性和频率偏移。

五、实验结果与分析1. 射频放大器测试结果通过实验，我们得到了射频放大器的增益、线性度和失真情况。

2.4GHz射频收发芯片nRF2401应用电路图器件配置1. 引言nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。

其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。

nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。

2. 芯片结构、引脚说明2.1 芯片结构nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。

QFN24引脚封装，外形尺寸只有5×5mm。

nRF2401的功能模块如图1所示。

图２nRF2401引脚图2.2 引脚说明表1：nRF2401引脚（附：此处引脚11和12有误。

2006.6.30）3. 工作模式nRF2401有工作模式有四种：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。

nRF2401的工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三个引脚决定，详见表2。

表2：nRF2401工作模式3.1 收发模式nRF2401的收发模式有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种，收发模式由器件配置字决定，具体配置将在器件配置部分详细介绍。

3.1.1 ShockBurstTM收发模式ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速(1Mbps)发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。

与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。

理想的矢量调制器工作原理矢量调制器最本质的功能就是：在有限的带宽内，对任意输入射频信号实现可变的增益与可变的相移。

两个控制信号I 和Q 构成了一个二维平面。

利用这个平面可以用来定义射频信号增益的幅度与增益的相位。

图1是任意一种矢量调制器的功能框图。

射频输入信号被一分为二成两路正交信号，它们分别和控制信号相乘之后再组合为一路信号。

在这一过程中，信号的增益控制可理解为是在I 和Q 构成的二维平面中实现的，因此增益（增益设置）可视为一个“矢量”。

图1 矢量调制器功能框图图2介绍了二维平面中增益控制的方法。

假设给定一个矢量点（代表增益设置矢量），通常有两种方法描述这个点：第一，使用直角坐标系a g (),a g I Q =JJ G；第二，使用极坐标系a r g θ=JJ G 。

理想矢量调制器增益设置的最小值在圆心处(0r =)，该点的增益设置无效（后面简称为：Null 点）；而增益设置的最大值落于MAX G 的圆环上(1r =)。

图2 二维平面中增益控制方法说明理想矢量调制器的增益设置矢量可以表示为：GGain θ=JJJJJ G 。

其中幅度和相位与控制信号I 和Q 有如下的关系：2arctan MAX MAX mq mi G G G rQ V I V θ=×=×−⎛⎞=⎜⎟−⎝⎠mi V 和代表Null 点对应的mq V I Q −直角坐标值； RANGE V 代表I 和Q 信号的变化范围；MAX G 代表最大增益，则是与r MAX G 同心圆的可变半径值，当1r =时增益为最大。

进一步观察可以得到：z Null 点（0G =）在I 轴坐标为mi I V =，在Q 轴的坐标为mq Q V =；z Null 点实际上也是增益矢量的原点；z 增益矢量的幅度集合是以增益无效点为中心的一系列同心圆； z 当mq miQ V I V −−为常数时，增益矢量的相位也是常数；z 理想条件下的最大增益圆的半径是：1r =；圆心位于Null 点： 1.5 mi mq V V V ==计算举例（）：1.5,2mi mq RANGE V V V V V ===非理想的矢量调制器工作原理现实世界中的矢量调制器在很多方面总会偏离理想的模型。

射频传输原理
在现代通信技术中，射频传输是一种常见的信号传输方式。

射频信号指的是频率在30kHz到300GHz之间的电磁波，通常用于无线通信、无线电视、卫星通信等领域。

射频传输原理是指在发送端将要传输的信息信号转换为射频信号，然后通过空气或导线传输到接收端，再将射频信号转换回原始的信息信号。

射频信号的传输具有一定的特点，首先是信号传输的距离较远，通常需要经过多个传输中继站才能到达目的地。

其次是信号传输的速度较快，可以达到光速的百分之三十。

此外，射频信号还具有抗干扰能力强的特点，能够适应各种复杂的通信环境。

在射频传输中，信号的调制方式通常有两种：模拟调制和数字调制。

模拟调制是指将模拟信号（例如声音、图像等）通过调制器转换成射频信号，然后进行传输。

数字调制则是将数字信号（例如二进制数据）通过数字调制器转换成射频信号进行传输。

数字调制相比模拟调制，具有抗干扰能力强、误码率低等优点，因此在现代通信中被广泛应用。

在射频传输中，信号的传输距离和传输质量受到多种因素的影响，例如信号的频率、功率、天线高度、传输介质等。

为了保证信号的传输质量，需要进行信号增强和抗干扰处理。

信号增强一般采用放大器或放大器组的方式进行，抗干扰处理则采用滤波器、降噪器等
技术进行。

此外，为了避免信号的干扰和泄漏，还需要进行频率调整和信号加密等操作。

射频传输技术是现代通信技术中不可或缺的一部分，它已经广泛应用于无线通信、卫星通信、无线电视和广播等领域。

随着科技的不断发展，射频传输技术也在不断创新和进步，未来将会更加智能、高效和安全。