无线通信信号分析与测量装置(免费)

(免费)无线通信信号分析与测量装置组员:

摘要

根据信号的调制解调的基本原理，设计了一套无线通信信号分析与测量模拟装置，包括一个高频功率放大（发射部分）和一个信号分析及测量装置（接收部分），可以较准确地测量出载波频率和分析出调制信号类型。

本系统信号处理部分采用单片调频接收电路MC13135，其第二中频信号经过455KHz 陶瓷滤波器后取出，经放大、整形，实现载波频率测量，经包络检波实现AM、ASK解调；由芯片内部自带电路实现FM和FSK解调。信号由STM32控制核心经FFT解析可分析出不同调制信号类型。

本系统亦可较准确分析出经功率放大后无线传输的信号。其各项指标均已达到或优于题目要求。

1、系统方案

本系统是一个能接收、解调、分析、记录和显示无线电信号特征的通信信号分析与测量装置。有键控预置和自动扫描测量通信信号功能，载波频率范围优于15MHz～

35MHz。系统总体框图如图1所示。

STM32

控制系统

MC13135

AD9851

第二中频

放大

波形整

形

AM/ASK

解调

FM/FSK解调

第一本振

天线

接收按键控制

液晶显示

图1 系统总体框图

2 理论分析与计算

2.1 调制信号类型分析

本题目要求的四种信号均属于调幅或调频信号。其中AM、ASK属于调幅信号，FM、FSK属于调频信号；调幅信号就是用调制信号去控制载波的振幅，调频信号就是用调制信号去控制载波的频率。而其中AM和FM是模型信号调制，ASK和FSK是数字信号调制。根据以上各信号的调制特征，便可设计出信号的解调电路。

2.2 解调电路分析

MC13135是单片调频接收电路，其自带天线输入至音频输出的二次变频全部电路，音频输出端口便可作为FM及FSK信号的解调输出口；来自二次变频后的信号，经过包络检波网络，可解调出AM及ASK信号。包络检波网络电路图如图2所示。

图2 包络检波网络

2.2.1 二极管的选择

采用2AP9点接触型二极管，工作频率150MHz以上，级间电容小于1pF，导通门限压为

0.2~0.3V ，因此在二极管正极加一静态正偏压，抵消其门限电压，导通电阻rd 约为100Ω。工作电流与反向击穿电压参数对检波不重要，一般均能满足。

2.2.2 负载电阻28R 、30R 计算

检波管后级低频电压放大器总输入电阻（即本级负载电阻33R ）一般为25K Ω，本系统3L R K =Ω。

因此，为满足避免底部切割失真条件

m a R R

Ω≤

（R Ω为交流负载电

阻）,2830R R R =+不能选的太大，一般选510R K =Ω。又根据分负载条件式()28300.10.2R R =，取30 5.1R K =Ω（最大值），28300.133680R R ==Ω,这时交流负载电阻

3033

283033

2.57R R R R K R R Ω⨯=+

=Ω+

所以

2830

0.44R R R R R ΩΩ

==+ 本题目要求调幅度a m 为0.3，满足避免底部切割失真条件。

2.2.3 负载电容43C 、44C 的计算 由前述，电容43C 、44C 可由式max

1

C

R Ω来估算

max 1R C

≥Ω

28300.68 5.1 5.78R R R K K K =+=Ω+Ω=Ω,本题要求max 1.0z f KH =，故3max =2 1.010πΩ⨯⨯，从而求得C 小于27.5nF ，故取121000C C pF ==。这一取值也足以满

足避免

性失真条件式max max

a RC ≤

总结上述检波器负载电路的设计思路，既避免了 性失真和负峰切割失真，也避免了频率失真和

非线性失真，考虑是较为周全的。

3 电路与程序设计

A、硬件电路设计

（1）测频电路

图3所示MC13135的9脚输出一个含有解调信号的455KHz频率信号，该信号经SN10502放大输出，进入比较器TLV3501整形输出。即可送至STM32进行频率测量。

图3 中频放大及整形电路

（2）AM/ASK解调电路

来自中频放大的信号弱为AM或ASK信号，便可由图四所示的包络检波及放大电路解调出调制信号。

图4 包络检波及放大电路

（3）FM/FSK解调电路

MC13135内部自带FM/FSK解调电路，输出幅度符合测量要求，故不需解调信号进行处理。

（4）系统第一本振电路设计

MC13135第一本振信号采用自制AD9851模块产生，具有非易失性功能。经软件可设置为自动扫频输出。

（5）发射功率放大模块

系统发射部分功率放大器由前置放大和功率放大组成。其原理图及参数如图7所示。

图5 高频功率放大电路

B、程序设计

上电STM32执行自动扫频，并不断调整MC13135的第一本振，直到检测MC13135的第9脚输出的频率为455KHz停止扫频，进入信号分析阶段。液晶显示当前载波频率及信号类型。流程图如图6所示。

图6 程序流程图

4测试方案与测试结果

1.1 测试方法与仪器

测试仪器：EE1482型合成信号发生器；SU3080函数信号发生器；TDS3032B数字示波器。

1.2 测试方法

1、基本部分指标测量

（1）载波频率测量及准确度参数测试