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研究报告

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北京理工大学微波实验报告——无线通信系统

一、实验概述

1.实验目的

(1)本实验旨在深入理解和掌握无线通信系统的基本原理和关键技术，通过实际操作和实验，使学生能够熟练运用微波实验设备进行无线通信信号的发送、接收和处理。通过实验，学生能够了解无线通信系统的组成、工作原理以及在实际应用中的性能表现，为后续深入学习无线通信技术和相关领域打下坚实的基础。

(2)在实验过程中，学生将学习如何搭建无线通信实验平台，设置信号源参数，并对接收到的信号进行相应的处理和分析。通过这些操作，学生可以了解无线通信信号在传输过程中的衰减、干扰以及调制解调等关键技术。此外，实验还将涉及无线通信系统的性能评估，包括系统吞吐量、误码率等关键指标，使学生能够从多个角度评估无线通信系统的性能。

(3)通过本次实验，学生不仅能够提高动手实践能力，还能培养科学严谨的实验态度和团队合作精神。实验过程中，学生需要仔细观察实验现象，准确记录实验数据，并对实验结果进行深入分析。这有助于提高学生的逻辑思维能力和问题解决能力，同时，通过与他人合作完成实验任务，学生还能够学习到团队协作的重要性。

2.实验原理

(1)无线通信系统基于电磁波传输信息的原理，通过发射和接收天线之间的电磁波进行信号传输。在发送端，信息信号首先被调制到载波信号上，形成适合无线传输的信号。调制过程包括模拟调制和数字调制两种方式，分别适用于不同的信号类型和传输需求。在接收端，接收到的信号经过解调，恢复出原始信息。

(2)无线通信系统的传输过程中，信号会经历多种衰减和干扰，如自由空间衰减、多径效应、噪声干扰等。为了提高信号的传输质量，系统采用了多种技术，如功率放大、滤波、编码解码、交织等。这些技术能够有效降低信号衰减，抑制干扰，提高信号的信噪比。

(3)无线通信系统的性能评估主要包括系统吞吐量、误码率、延迟等指标。系统吞吐量反映了系统能够传输的最大数据速率，误码率则表示传输过程中错误数据的比例。通过测量和分析这些指标，可以评估系统的性能优劣，为后续优化和改进提供依据。此外，无线通信系统还涉及频率分配、多址接入、资源管理等技术，以确保高效、可靠的数据传输。

3.实验设备与工具

(1)实验中使用的核心设备包括微波信号发生器、微波功率计、频谱分析仪、无线电发射接收模块等。微波信号发生器用于产生不同频率和功率的微波信号，是进行无线通信实验的基础。微波功率计用于测量微波信号的功率，确保实验过程中信号的功率稳定。频谱分析仪则用于分析信号的频谱特性，帮助理解信号的传输特性。

(2)实验平台还包括一系列的连接线和适配器，如微波同轴电缆、转接器、衰减器等，这些工具用于连接各个实验设备，确保信号能够有效地在各个设备之间传输。此外，实验中还可能用到计算机系统，用于控制和处理实验数据，以及运行相应的软件进行信号分析和数据处理。

(3)实验工具箱中还包括一些辅助设备，如信号源校准器、信号衰减器、可调衰减器、频率合成器等。这些工具在实验中用于调整和优化信号参数，确保实验结果的准确性和可重复性。同时，实验过程中还需要使用到实验记录表格、数据采集软件等，以便于记录实验数据和进行后续分析。

二、无线通信系统基础知识

1.无线通信系统的基本概念

(1)无线通信系统是指利用无线电波进行信息传输的系统，它通过发射天线将信息信号调制到载波上，通过自由空间传播，再由接收天线接收并解调出原始信息。无线通信技术广泛应用于移动通信、卫星通信、无线局域网等领域，是现代通信技术的重要组成部分。

(2)无线通信系统的基本组成部分包括信源、信道、信宿和传输介质。信源是产生信息的源头，如电话、计算机等；信道是信息传输的通道，包括无线空间、卫星、光纤等；信宿是信息接收的终端，如电话、电脑等；传输介质则是信道中传输信号的物理介质。无线通信系统的设计需要考虑信道的特性，如带宽、延迟、干扰等，以确保信息传输的可靠性和有效性。

(3)无线通信系统的主要技术包括调制解调技术、多址接入技术、信号处理技术等。调制解调技术用于将数字信号转换为适合无线传输的模拟信号，以及将接收到的模拟信号解调为数字信号；多址接入技术允许多个用户共享同一无线信道，如频分复用、时分复用、码分复用等；信号处理技术包括滤波、编码解码、交织等，用于提高信号传输的质量和抗干扰能力。这些技术的应用使得无线通信系统能够在复杂的无线环境中实现高效、稳定的通信。

2.无线通信系统的关键技术

(1)调制解调技术是无线通信系统的核心关键技术之一。调制技术将数字信号转换为模拟信号，以便通过无线信道传输。常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。解调技术则负责在接收端恢复原始数字信号，常见的解调方式包括相干解调和非相干解调。调制解调技术的性