双工器的课程设计

1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 计算机与通信 学院（系、部） 2013 2014 学年第 2 学期 课程名称 移动通信 指导教师 陈卫兵 职称 教授 学生姓名 张帝 专业班级 通信1104班 学号 11408200401 题 目 双工器 成 绩 起止日期 2014 年 05 月 11 日 2014 年 05 月 19 日目 录 清 单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸张4 源代码 56湖南工业大学课程设计任务书2013 2014 学年第 2 学期 计算机与通信 学院 通信工程 专业 通信 114 班级课程名称： 移动通信 设计题目： 双工器 完成期

2、限：自 2014 年 5 月 11 日至 2014 年 5 月 19 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数 使用专用集成电路和双工器设计一个接收、发射机电路，要求每个频点的频带宽度25 khz。发送频率范围为49-49.475 mhz。接收频率46-46.475 mhz。二、设计任务主要内容：利用专用集成电路th71221外加晶振、双工器和一些外围电路组成接收、发射机电路。可以利用移动通信实验箱完成。主要任务：1、 完成电路设计；2、 完成电路实际搭建和实现；2、完成双工收发信机的各项性能测试。三、设计工作量1周完成进度安排起止日期工作内容5月11日分组、任务分配、课题理解5月11日-

3、5月15日功能分析、电路设计和实现5月15日-5月18日实验验证和测试5月19日总结、书写实验报告参考资料(1) 李建东等. 移动通信.西安电子科技大学出版社.2006.7(2)吴伟陵.移动通信原理.电子工业出版社.2005.11(3)蔡涛等译.无线通信原理与应用.电子工业出版社.2001.4 (4)及燕丽等.现代通信系统.电子工业出版社.2002.6.指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日移动通信设计说明书 双工器起止日期： 2014年 05 月 11 日 至 2014年 05 月 19 日学生姓名张帝班级通信工程1104学号11408200401成绩指导教师(

4、签字)计算机与通信学院2014年 05 月 19 日课题名称双工器人数5人组长闫彬彬组员邓兰平、张帝、张峰、鲍春香内容及任务一、设计的主要技术参数 使用专用集成电路和双工器设计一个接收、发射机电路，要求每个频点的频带宽度25 khz。发送频率范围为49-49.475 mhz。接收频率46-46.475 mhz。二、设计任务主要内容：利用专用集成电路th71221外加晶振、双工器和一些外围电路组成接收、发射机电路。可以利用移动通信实验箱完成。主要任务：1、完成电路设计；2、完成电路实际搭建和实现； 3、完成双工收发信机的各项性能测试三、设计工作量1周完成进度安排起止日期工作内容5月11日分组、任

5、务分配、课题理解5月11日-5月15日功能分析、电路设计和实现5月15日-5月18日实验验证和测试5月19日总结、书写实验报告参考资料(1) 李建东等. 移动通信.西安电子科技大学出版社.2006.7(2)吴伟陵.移动通信原理.电子工业出版社.2005.11(3)蔡涛等译.无线通信原理与应用.电子工业出版社.2001.4 (4)及燕丽等.现代通信系统.电子工业出版社.2002.6.指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日双工器一、设计原理移动通信设备的收发信机一般都共用一根天线。单工电台用继电器开关或电子开关切换天线，使之交替连接接收机及发射机。而双工电台收发信机则

6、通过双工器共用一根天线，使收、发通信互不影响，如图1所示。图1 双工器与接收机、发射机及天线连接示意图在频分双工体制下，收、发信频率之间通常要遵守表1规定的频率间隔。由表1可见，双工收发频率必须有足够大的相对频率间隔，才可能制造出具有良好收发频率隔离的双工器。表1 双工收发频率间隔工作频段（mhz）45150450900双工频率间隔（mhz）35.71045双工器应具有良好的收发频率隔离特性，即收发信号各行其道，不影响对方电路的正常工作：发射信号经过双工器只到达天线，而不串入接收机；天线收到的信号只到达接收机，而不串入发射机，这两方面性能要求前者更为重要一些。若发射机信号串入接收机，会产生两个

7、不利影响：一是发射频率的强信号使接收机前级产生阻塞，甚至将其烧毁；二是发射信号的边带噪声落入接收机通带内，使接收机输出信噪比恶化。这两方面的影响都会使接收机在双工工作时接收灵敏度下降。双工器电路由图2所示的带阻型及带通型两类，都是通过滤波将收、发信号区分开来，其工作原理一目了然。图2 两种类型双工器双工器的带通、带阻滤波器，对45mhz频段由集总参数l、c元件谐振电路或声表面波滤波器来实现，150mhz以上频段通常使用分布参数的同轴线谐振腔或螺旋谐振腔。同轴线谐振腔是一端短路的/4同轴线，其开路端处于并联谐振状态。若将/4同轴线的内导体做成螺旋状，外导体做成空腔，则缩小了同轴线谐振腔的体积，性

8、能又基本不变，这称为螺旋谐振腔，由它构成的滤波器称为螺旋滤波器，是vhf/uhf双工器广泛采用的电路。二、设计设备 1移动通信实验系统1台：实验仪bs、ms两套收发信机各有一个双工器，双工器有接至接收机(rx)、发射机(tx)、天线(ant)及地(gnd)的四个端口，如图1所示。bs收发信机双工器(fl2)的这四个端口分别引至四个观测点tp101、tp102、tp103、tp109，分别对应于ant、tx、rx及gnd，以方便用示波器观测该双工器特性。2100m（或60m）双踪示波器1 台：观测信号波形测量信号的峰峰值vp-p。三、设计步骤1、测量双工器发射信号传输特性1按单台实验仪配置实验系

9、统。2打开实验系统电源。利用“前”或“后”键、“确认”键进入实验十四操作界面，如图3所示。图3 实验操作界面3利用“前”或“后”键选择“发射传输特性”测试。按一下“ptt”键bs发信机发射。4按“+”或“-”键置收发信机工作于某一频道。5用示波器测量双工器tx端发射信号幅度vtx（电压峰-峰值）。6用示波器测量双工器ant端发射信号幅度vant（电压峰-峰值）。7用示波器测量双工器rx端发射信号幅度vrx（电压峰-峰值）。8重复步骤4-7，测量20个频道双工器三个端口发射信号幅度，并记录在表2中。测量完毕再按一下“ptt”键关闭bs发信机。9计算被测双工器发射机天线传输特性20log(vant

10、vtx)及发射机接收机衰减特性201og(vrx/vtx)。2、测量双工器接收信号传输特性1同上一步骤中的1、2。将实验仪的bs、ms收发信机天线antb、antm用耦合插接线短接。2利用“前”或“后”键选择“接收传输特性”测试。按一下“ptt”键ms发信机发射。3按上一步骤4-8类似步骤，用示波器测出trx-bs双工器的ant、rx及tx端口接收射频信号辐度（电压峰-峰值），记录在表3中。测量完毕再按一下“ptt”键关闭ms发信机。并计算出天线接收机传输特性20log(vrxvant)及天线发射机衰减特性20log(vtxvant)。四、设计过程数据测试和结果分析1、实验数据表2 bs收发信

11、机双工器发射机天线及发射机接收机传输特性chftx(mhz)vtx（mvp-p）vant(mvp-p)vrx(mvp-p)20log(vant/vtx)(db)20log(vrx/vtx)(db)146.0001166876-4.63898-3.67289246.0251127280-3.83771-2.92256346.0501167276-4.14251-3.67289446.0751046076-4.77764-2.72439546.1001166468-5.16556-4.63898646.1251127276-3.83771-3.36809746.1501207280-4.43697

12、-3.52183846.1751247296-4.72178-2.22301946.2001048072-2.27887-3.194021046.2251207676-3.96735-3.967351146.2501086872-4.0183-3.521831246.2751367676-5.05451-5.054511346.3001249280-2.59268-3.806631446.3251166884-4.63898-2.803571546.3501129280-1.7086-2.922561646.37512810096-2.1442-2.498771746.4001568876-4

13、.97284-6.246221846.4251048480-1.85508-2.278871946.4501248492-3.38285-2.592682046.4751128080-2.92256-2.92256由表2可以看出bs收发信机双工器发射机发射功率比天线及接收机接收的功率要大，这说明信号在传输的过程中发生了损耗。图4 发射机天线传输特性曲线图4可以看出发射机与天线传输特性，天线的功率增益与发射机的功率增益成非相关性。图5 发射机接收机衰减特性曲线由图5可以看出发射机与接收机之间功率的衰减特性，可以看出它们之间的衰减特性成非相关性。表3 bs收发信机双工器天线接收机及天线发射机传输特

14、性chfrx(mhz)vant（mvp-p）vrx(mvp-p)vtx(mvp-p)20log(vrx/vant)(db)20log(vtx/vant)(db)149.0001901612-21.4927-23.9914249.0251941612-21.6736-24.1724349.0501941812-20.6506-24.1724449.0751961812-20.7397-24.2615549.1001961812-20.7397-24.2615649.1251982012-19.9127-24.3497749.1501982012-19.9127-24.3497849.175200

15、2212-19.1721-24.437949.2002022212-19.2586-24.52341049.2252022410-18.5028-26.1071149.2502022410-18.5028-26.1071249.2752022612-17.8076-26.52341349.3002042610-17.8931-26.19261449.3252022610-17.8076-26.1071549.3502002810-17.0774-26.02061649.3752002810-17.0774-26.02061749.4002002810-17.0774-26.02061849.4

16、252042810-17.2494-26.19261949.4502023010-16.5646-26.1072049.4752043210-16.0896-26.1926由表3可以看出bs收发信机双工器天线的功率比接收机以及发射机天线功率要大，这说明信号在发射机和接受机中传输时由于噪声等的影响产生了损耗。2、实验中所测得的波形图6 发射机发射信号的波形由图6发射机发射信号可以看出：其发射信号的波形是一个标准的正弦波。图7 接收机接收信号波形由图7接收机信号的波形来看，接收机接收到的波形也成正弦波，这表明信号在传输的过程中损耗不是太大。图8 天线接收信号波形由图8 天线接收的信号看，信号在天线

17、上时信号损耗比较严重，再设计过程中我们要提高接收天线的性能，尽可能的是信号更好的接收。五、心得体会生活就是这样，汗水预示着结果也见证了收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更近了;我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋; 正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会做出我们应该做的一切，这有什么不好?我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以