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ZY12RFSys32BB1射频训练系统
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ZY12RFSys32BB1 射频训练系统

ZY12RFSys32BB1射频训练系统

  产品特点

      由于射频(RF)和微波(MW)的广泛应用,高频电路设计领域得到了

工业界的特别关注。各高校通信电子专业都将诸如《高频电子线路》、

《电磁场与电磁波》、《天线与电波传播》及《微波通信》等课程作为该类学

生的必修课程。而这些课程的学习向来是被学生认定为艰难而避之唯恐不及的

课程,加之实验手段短缺,射频电路设计已成为通信电子专业教学中最薄弱的环节。

       如果按传统的办法建立射频通信实验室需配置大量的网络分析仪、

频谱分析仪及500M以上的数字示波器等高档测试仪器,费用之高让各高校望而

却步。针对这种情况,我司在原有的ZY12RFSys32BB的基础上研制开发了

ZY12RFSys32BB1型射频训练系统(在原有的实验基础上增加了系统实验和

二次开发实验,只需配20M双踪模拟示波器和最低工作频率不低于2GHz的频谱

分析仪),让学生完成各种单元电路原理验证性测量后,达到发挥创意、设计模

块、自组系统,实现训练学生动手能力和培养并积累射频电路设计经验的目的。

      该系统模块包括了射频电路设计工程师所必须掌握的最基本的电路设计,

包括三大实验部分:单元电路验证实验、系统实验和二次开发实验。由浅入深,

在加深理论知识的同时培养学生的动手能力。其次,为了使学生积累基础的设

计经验,我们还提供了许多设计实例,并详细地讨论了各种设计方法的基本原

理及难点。

  技术性能

1 四组频段切换功能(100MHz~1000MHz)。BAND1:100 MHz~200 MHz,

BAND2:200 MHz~400 MHz,BAND3:440 MHz~680 MHz和BAND4:

680 MHz~1000 MHz。CW1输出信号功率:-16±2dBm。

2 50dBm的功率测量范围(-60~-10dBm),测量误差±2.5dBm。

3 内置频率计(100 MHz~2000 MHz),测量精度为:±0.1MHz;其所测信号的

功率范围为:

100MHz~1000MHz       -37dBm~10dBm

1000 MHz ~1500 MHz    -25dBm~10dBm

1500 MHz ~2000 MHz    -10dBm~10dBm

4 X、Y输出端子设计,适用于具有XY模式的示波器。

5 扫频/点频输出切换功能。

6 S11/S21输出测量功能,测量误差±2dB。

7 第二信号输出功能,频率范围为100 MHz~1000MHz。输出信号功率:

-13±2dBm。

  模块组成

      各实验模块按照其在实验中的作用分为单元实验模块、工具模块、系统

验模块等类型。其名称和所对应的类型如下表所示。

 

序号

标准模块名称

  

  

1

传输线模块

单元实验模块

 

2

阻抗匹配模块

单元实验模块

 

3

功率衰减器模块

单元实验模块

也可在系统实验中用作系统实验模块

4

电阻式功率分配器模块

单元实验模块

 

5

威尔金生功率分配器模块

单元实验模块

 

6

L-C双分支定向耦合器模块

单元实验模块

 

7

平行线定向耦合器模块

单元实验模块

 

8

滤波器RFM6-1

单元实验模块

也可在系统实验中用作系统实验模块

9

小信号放大模块

单元实验模块

 

10

晶体管振荡器模块

单元实验模块

也可在系统实验中用作系统实验模块

11

压控振荡器模块

单元实验模块

也可在系统实验中用作系统实验模块

12

微带天线模块

单元实验模块

 

13

123M锁相环模块

单元实验模块

也可在系统实验中用作系统实验模块

14

滤波器RFM6-2

系统实验模块

 

15

800M上变频模块

系统实验模块

 

16

200M下变频模块

系统实验模块

 

17

AM调制模块

系统实验模块

 

18

77.25M带通滤波器模块

系统实验模块

 

19

低噪声放大器模块

系统实验模块

 

20

200M上变频模块

系统实验模块

 

21

200M带通滤波器模块

系统实验模块

 

22

150M低通滤波器模块

系统实验模块

 

23

800M带通滤波器模块

系统实验模块

 

24

599M锁相环模块

系统实验模块

 

25

功率放大器模块

系统实验模块

 

26

200M滤波+转接模块

系统实验模块

 

27

65.75M带通滤波器模块

二次开发实验模块

 

28

12V直流电源转接模块

工具模块

 

  实验内容及技术指标

       实验系统包括三大部分:第一部分为单元电路验证实验部分,完成各

单元电路的验证实验;第二部分为系统实验部分,完成射频前端发射、射

频前端接收以及图像传输系统实验;第三部分为二次开发实验部分,包括

Advanced Design System(ADS)仿真软件的使用(由于涉及知识产权问题,

请用户自行购买ADS软件)、实际操作和图像传输系统中载波的调整。第一部分:

单元电路验证实验部分

1. 传输线理论

1) 基本传输线理论

2) 负载传输线

3) 微带线理论

传输线模块工作频率:100MHz~400MHz

开路器:

S11:0~-1 dB

短路器:

S11:0~-1 dB

50欧传输线:

S21:0~-0.5 dB

 

S11≤-20dB

2.  匹配理论

1)阻抗转换器的设计原理

2)L型匹配电路;

3)T型匹配电路

4)Π型匹配电路

阻抗匹配模块工作频率:298MHz~302MHz

Π型 50~200欧:

S11≤-20dB

50~200欧直接传输::

S11>-6dB

3.   功率衰减器设计

1)  功率衰减器的原理

2)  同阻抗式(T型,Π型)

3)  异阻抗式(T型,Π型)

功率衰减器模块工作频率:100MHz~1000MHz

Π型15dB衰减:

S11≤-10dB

 

S21=-15±1 dB

T型10dB衰减:

S11≤-14dB

 

S21=-10±1 dB

4.  功率分配器设计

1) 电阻式功率分配器

2) 威尔金生型功率分配器

电阻式功率分配器模块工作频率:100MHz~400MHz

S11≤-16dB

S21=-6±1 dB

S31=-6±1 dB

威尔金生功率分配器模块工作频率:700MHz~800MHz

S11≤-10dB

S21=-3±1 dB

S31=-3±1 dB

 

5.   定向耦合器设计

1) 定向耦合器的原理

2) LC双分支型

3) 平行线型

LC双分支定向耦合器模块工作频率:530MHz~550MHz

S11≤-15dB

S21=-1.5±1 dB

S31=-10±1 dB

S41≤-13dB

平行线定向耦合器模块工作频率:700MHz~800MHz

S11≤-13dB

S21=-1.5±1 dB

S31=-10±1 dB

S41≤-20dB

6.   滤波器设计

1) 低通滤波器     

2) 带通滤波器

低通滤波器:适用工作频率:DC~120MHz

DC~100MHz:

S11≤-7dB

DC~100MHz:

S21=-1.5±0.5dB

120MHz:

S21=-3dB±0.5dB

200MHz:

S21≤-18dB

带通滤波器:通带频率:265MHz~305MHz  

 阻带频率:<165MHz 和>405MHz

285MHz:

S11≤-10 dB

 

S21≥-3dB

通带:

S21=-3±1dB

阻带:

S21≤-20dB

 

7.   放大器设计

1) 放大器的增益    

2) 放大器的稳定条件

100MHz点频放大:适用工作频率: 100MHz

S11≤-12dB

S21≥15dB

900MHz点频放大:适用工作频率:900MHz

S11≤-8dB

S21≥10dB

8.   晶体管振荡器设计

1) 振荡条件

2) 振荡实现

晶体管振荡器适用工作频率:500±5MHz

输出功率: 约7dBm左右

9.   压控振荡器设计   

压控振荡器中的振荡电路设计

压控振荡器测得的频率范围不小于440MHz~720MHz

在此频率范围内的输出功率范围不小于-10dBm~10 dBm。

10.  微带天线

a)  圆型贴片微带天线

b)  天线特性参数

输入口的S11:

930±10MHz:

S11≤-10dB

两块天线模块的S21:

930±10MHz:    

S21的最大不小于-6dB。

11. 锁相环设计

1) 本振频率为123MHz

2) 本振功率约为9dBm

第二部分:系统实验部分

1.   射频前端发射器设计

1)升频混频器基本原理

2)混频器的主要规格参数

3)发射器的重要设计参数

和频输出频率为1GHz

2.  射频前端接收器设计

1) 接收灵敏度

2) 接收选择性

3) 接收杂波响应

差频输出频率为100MHz

3.   射频图像传输系统

发射频率为800MHz,发射功率不小于200μW

第三部分:二次开发实验部分

1.  ADS仿真软件的使用

1)  ADS无源电路仿真

2)  晶体管直流仿真

3)  晶体管交流仿真

4)  晶体管的S参数仿真

5)  晶体管放大器设计仿真

6)  无源电路L、C参数优化仿真

7)  900MHz高通滤波器软件仿真优化

2.  实际操作

1)  购买器件仿制单元模块并调试

3.       改变图像传输系统源载波频率

1) 将图像传输系统中AM调幅源载波由77.25MHz改到65.75MHz

实现图像传输

2) 同时改变发射系统一本振的频率到134.5MHz,确保一次变频后的

和频信号保持不变,使系统能正常工作

 

  仪器配置:

1.  具有X-Y方式的示波器一台(必配)

2.  最高工作频率不低于2GHz的频谱仪一台(必配)

3.  Advanced Design System(ADS)仿真软件

(由于涉及知识产权问题,请用户自行购买)

4.  电烙铁一台(二次开发实验用)

5.  51单片机仿真机一台(二次开发实验用)

6.  PC机一台(二次开发实验用)

, han" align=left>微带天线模块

单元实验模块

 

13

123M锁相环模块

单元实验模块

也可在系统实验中用作系统实验模块

14

滤波器RFM6-2

系统实验模块

 

15

800M上变频模块

系统实验模块

 

16

200M下变频模块

系统实验模块

 

17

AM调制模块

系统实验模块

 

18

77.25M带通滤波器模块

系统实验模块

 

19

低噪声放大器模块

系统实验模块

 

20

200M上变频模块

系统实验模块

 

21

200M带通滤波器模块

系统实验模块

 

22

150M低通滤波器模块

系统实验模块

 

23

800M带通滤波器模块

系统实验模块

 

24

599M锁相环模块

系统实验模块

 

25

功率放大器模块

系统实验模块

 

26

200M滤波+转接模块

系统实验模块

 

27

65.75M带通滤波器模块

二次开发实验模块

 

28

12V直流电源转接模块

工具模块

 

  实验内容及技术指标

       实验系统包括三大部分:第一部分为单元电路验证实验部分,完成各

单元电路的验证实验;第二部分为系统实验部分,完成射频前端发射、射

频前端接收以及图像传输系统实验;第三部分为二次开发实验部分,包括

Advanced Design System(ADS)仿真软件的使用(由于涉及知识产权问题,

请用户自行购买ADS软件)、实际操作和图像传输系统中载波的调整。第一部分:

单元电路验证实验部分

1. 传输线理论

1) 基本传输线理论

2) 负载传输线

3) 微带线理论

传输线模块工作频率:100MHz~400MHz

开路器:

S11:0~-1 dB

短路器:

S11:0~-1 dB

50欧传输线:

S21:0~-0.5 dB

 

S11≤-20dB

2.  匹配理论

1)阻抗转换器的设计原理

2)L型匹配电路;

3)T型匹配电路

4)Π型匹配电路

阻抗匹配模块工作频率:298MHz~302MHz

Π型 50~200欧:

S11≤-20dB

50~200欧直接传输::

S11>-6dB

3.   功率衰减器设计

1)  功率衰减器的原理

2)  同阻抗式(T型,Π型)

3)  异阻抗式(T型,Π型)

功率衰减器模块工作频率:100MHz~1000MHz

Π型15dB衰减:

S11≤-10dB

 

S21=-15±1 dB

T型10dB衰减:

S11≤-14dB

 

S21=-10±1 dB

4.  功率分配器设计

1) 电阻式功率分配器

2) 威尔金生型功率分配器

电阻式功率分配器模块工作频率:100MHz~400MHz

S11≤-16dB

S21=-6±1 dB

S31=-6±1 dB

威尔金生功率分配器模块工作频率:700MHz~800MHz

S11≤-10dB

S21=-3±1 dB

S31=-3±1 dB

 

5.   定向耦合器设计

1) 定向耦合器的原理

2) LC双分支型

3) 平行线型

LC双分支定向耦合器模块工作频率:530MHz~550MHz

S11≤-15dB

S21=-1.5±1 dB

S31=-10±1 dB

S41≤-13dB

平行线定向耦合器模块工作频率:700MHz~800MHz

S11≤-13dB

S21=-1.5±1 dB

S31=-10±1 dB

S41≤-20dB

6.   滤波器设计

1) 低通滤波器     

2) 带通滤波器

低通滤波器:适用工作频率:DC~120MHz

DC~100MHz:

S11≤-7dB

DC~100MHz:

S21=-1.5±0.5dB

120MHz:

S21=-3dB±0.5dB

200MHz:

S21≤-18dB

带通滤波器:通带频率:265MHz~305MHz  

 阻带频率:<165MHz 和>405MHz

285MHz:

S11≤-10 dB

 

S21≥-3dB

通带:

S21=-3±1dB

阻带:

S21≤-20dB

 

7.   放大器设计

1) 放大器的增益    

2) 放大器的稳定条件

100MHz点频放大:适用工作频率: 100MHz

S11≤-12dB

S21≥15dB

900MHz点频放大:适用工作频率:900MHz

S11≤-8dB

S21≥10dB

8.   晶体管振荡器设计

1) 振荡条件

2) 振荡实现

晶体管振荡器适用工作频率:500±5MHz

输出功率: 约7dBm左右

9.   压控振荡器设计   

压控振荡器中的振荡电路设计

压控振荡器测得的频率范围不小于440MHz~720MHz

在此频率范围内的输出功率范围不小于-10dBm~10 dBm。

10.  微带天线

a)  圆型贴片微带天线

b)  天线特性参数

输入口的S11:

930±10MHz:

S11≤-10dB

两块天线模块的S21:

930±10MHz:    

S21的最大不小于-6dB。

11. 锁相环设计

1) 本振频率为123MHz

2) 本振功率约为9dBm

第二部分:系统实验部分

1.   射频前端发射器设计

1)升频混频器基本原理

2)混频器的主要规格参数

3)发射器的重要设计参数

和频输出频率为1GHz

2.  射频前端接收器设计

1) 接收灵敏度

2) 接收选择性

3) 接收杂波响应

差频输出频率为100MHz

3.   射频图像传输系统

发射频率为800MHz,发射功率不小于200μW

第三部分:二次开发实验部分

1.  ADS仿真软件的使用

1)  ADS无源电路仿真

2)  晶体管直流仿真

3)  晶体管交流仿真

4)  晶体管的S参数仿真

5)  晶体管放大器设计仿真

6)  无源电路L、C参数优化仿真

7)  900MHz高通滤波器软件仿真优化

2.  实际操作

1)  购买器件仿制单元模块并调试

3.       改变图像传输系统源载波频率

1) 将图像传输系统中AM调幅源载波由77.25MHz改到65.75MHz

实现图像传输

2) 同时改变发射系统一本振的频率到134.5MHz,确保一次变频后的

和频信号保持不变,使系统能正常工作

 

  仪器配置:

1.  具有X-Y方式的示波器一台(必配)

2.  最高工作频率不低于2GHz的频谱仪一台(必配)

3.  Advanced Design System(ADS)仿真软件

(由于涉及知识产权问题,请用户自行购买)

4.  电烙铁一台(二次开发实验用)

5.  51单片机仿真机一台(二次开发实验用)

6.  PC机一台(二次开发实验用)

 
 
 
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