无线电系统

Moku:Go轻松助力校园无线电接收实验的教学Moku:Go将10几种实验室仪器结合在一个高性能设备中，具有2个模拟输入、2个模拟输出、16个数字I/O和可选的集成电源。 一． 介绍本实验的目的是介绍调幅无线电接收器的基本原理，并演示使用锁相放大器的基本原理。你将使用Moku:Go的锁定放大器、数字滤波器、频谱分析仪和集成电源来设计和优化AM无线电接收器。调幅(AM)无线电，虽然在很大程度上被调频(FM)无线电所取代，但它仍然是通过无线电波传输信息中非常有用的一种方法。本实验设计并实现一个调幅无线电接收器。可以学习到如何找到本地AM无线电频率，并使用锁定放大器实现无线电接收器。图1显示了使用频谱分析仪在澳大利亚堪培拉接收到的AM无线电信号。图1 堪培拉地区频谱分析仪的例子 扫码查看产品详情二． 背景2.1 调幅广播在调幅收音机中，信号的振幅是经过调制的；与调幅收音机相比，调频收音机的信号频率是经过调制的。这种差异可以从图2中看出，在调幅调制波形中，波的振幅明显变化，而在调频调制波形中，正弦波的频率随时间变化。两种类型的无线电传输都有优点和缺点。商业调幅广播电台工作在535kHz至1605kHz的范围内，因此与调频广播相比，其覆盖范围通常更大在88-108 MHz范围，但它更容易受到噪声的影响，与基于音乐的广播节目相比，更适合谈话广播。图2 使用Moku:Go上的波形发生器的调幅波形和调频波形示例。 AM收音机通过使用正弦载波工作，该载波由消息信号(音频信号)调制；正在发送的信息就是这个音频。在这种类型的调制中，载波的振幅被信息信号被改变(因此称为AM)。特定无线电台的调制信号在频域中可以清楚地被视为尖峰(例如图1)，尽管在时域中通常很难看到。Moku:Go的FIR滤波器生成器可以帮助我们在无线电台周围设置一个窄带通滤波器，去除电台以外的几乎所有信号。图3给出了一个例子，FIR滤波器生成器挑选出一个大约600 kHz的AM无线电台。蓝色轨迹中可以清楚地看到用语音信号调制的AM载波。红色的轨迹(天线输入)表明，如果没有窄带通，就不可能接收这个或任何其他电台；事实上，该信号完全由截图所在办公室的可调光LED照明的~25 kHz开关控制。 图3 FIR滤波器生成器将AM广播电台(蓝色轨迹)与背景信号(红色)隔离开来。 为了接收和收听消息信号，无线电接收器需要接收特定的AM无线电频率并对其进行解调，以从消息信号中分离出载波信号。简单AM无线电接收器的框图如图4所示。图4 调幅无线电接收器框图接收器通过使用无线电天线检测无线电波来工作；然而，这种信号通常相对较弱，因此需要一个RF放大器来增强信号，以便进一步处理。由于天线将捕捉所有可能的频率，因此需要一个调谐器来找到所需的特定频率。 图5 LC电路原理图示例 2.2 模拟解调模拟解调调谐器通常由一个LC(电感电容)电路组成，如图5所示。根据所用的电感和电容，电路将在特定频率下谐振。高于和低于该谐振频率的所有其他频率将被阻挡。消息信号可以被整流为仅给出DC信号，并通过二极管和旁路电容器从载波中解调。该信息信号然后可以被放大并发送到扬声器、耳机等。2.3 锁定放大器锁定放大器是一种功能强大的器件，可以从噪声背景中分离出调制信号，在我们的情况下，是从一系列信号中分离出特定的AM信号。这意味着锁定放大器可以作为无线电接收器，因为它包含无线电接收器的几个关键部件。Moku:Go的锁定放大器能够通过使用相敏检波器(PSD)解调调制信号，例如无线电波。它使用与载波信号频率相同的正弦参考信号。它可以跟踪参考信号的任何变化，因此能够跟踪频率漂移。PSD将两个信号相乘或“混合”在一起，产生两个信号的和项和差项。所需频率和参考信号由相同的频率组成，因此频率之间的差异为零。因此，所需的无线电波信号被设置为DC。混合信号然后通过低通滤波器发送，该低通滤波器去除调制信号的交流分量。这仅留下与信号幅度成比例的DC信号，在这里，信号然后可以使用直流放大器放大。输出幅度可以从通过混频器和低通滤波器发送的信号中找到。这些可以在直角坐标或极坐标中找到。振幅R可以通过坐标之间的转换得到，其中 。对于AM信号，只需要振幅或R(在极坐标中)；信号的相位可以忽略。三． 实验前练习找到并详细列出你所在地区的AM电台列表。你觉得什么信号会最强？为什么？实验装置成分：○ Moku:Go [2x]○ 天线○ 扬声器○ 低噪声放大器(可选)1○ 鳄鱼夹○ 实验室程序3.1 第一部分确保您拥有最新版本的在地址：Moku: desktop app2将磁性电源适配器插入每个Moku:去等待前面的LED变成绿色。这些最初的步骤将解决Moku:Go #1的配置问题。将天线连接到Moku:Go的输入1，如图6和图7所示。图6 第一部分照片Moku:去设置 1、常用的30分贝LNA。如需完整的物料清单，请联系我们。2、Moku:Go可以通过三种不同的方式连接到笔记本电脑:以太网、USB-C和Wi-Fi。请参考Moku:Go Quick StartGuide 如何连接你的Moku:去你的电脑。一旦连接，Moku:Go将出现在Windows或MacOS应用程序的设备选择屏幕上。图7 Moku：go:设置第1部分 双击频谱分析仪。找到调幅范围，并随意平均频谱，以改善图表。找到最主要的调幅无线电信号频率，你可以通过添加一个跟踪光标来完成。信号应在小于2 MHz的范围内。频谱分析仪和设置配置的示例如图8所示。 图8 如何配置频谱分析仪 ○ 将您的扬声器连接到Moku:Go #1的输出1。○ 返回仪器选择屏幕，双击锁定放大器。打开示波器部分，确保可以看到A和b。○ 将探针A添加到输入1(天线)○ 将探头B添加到输出1(扬声器)在图9中可以看到锁定放大器仪器页面的一个例子。 图9 锁定放大器解调AM广播电台的示例。上面(红色)的轨迹是天线信号，下面(蓝色)的轨迹是音频。 改变本地振荡器到你最主要的调幅信号的频率。首先将低通滤波器设置为12kHz。根据需要改变极性和增益。您可能需要改变低通滤波器和增益，以改善信号并产生尽可能清晰的声音。小心不要让信号饱和。图10给出了堪培拉地区各种变量的设置示例。 图10 堪培拉地区锁定放大器设置示例。 3.2 第二部分在第2部分中，我们将使用第二个Moku:Go作为数字滤波器来进一步增强接收到的无线电信号。将扬声器连接电缆移至Moku:Go #2的输出2。将一根电缆从Moku:Go #1的输出1连接到Moku:Go #2的输入2。这种设置可以在图11和图12中看到。 图11 Moku的照片:去设置第2部分 图12 Moku：go:设置第2部分 返回主屏幕，双击Moku:Go #2的图标。双击数字滤波器框。数字滤波器盒界面如图13所示。 图13 数字滤波器盒用户界面 将探针A添加到输入2，将探针B添加到输出2。首先，将滤波器改为贝塞尔带通滤波器，并根据需要改变增益。改变频率，仅隔离信息信号，即音乐或声音，从而尝试去除低频噪音。试着瞄准音乐和声音产生的频率。图14给出了堪培拉地区的数字滤波器盒变量。 图14 堪培拉地区的数字滤波器盒示例 3.2 第3部分将低噪声放大器连接在天线和Moku:Go #1的输入1之间。为低噪声放大器供电，将鳄鱼夹连接到电源连接和Moku:Go #1的背面。设置如图15所示。图15 Moku的框图:设置第3部分 确保它连接到PPSU2或类似的12 V电源。单击 打开电源，并将电压设置为12 V。电源弹出窗口可能如图16所示。 图16 PPSU的例子 根据需要改变数字滤波器盒和锁定放大器的变量，以产生尽可能清晰的信号。尝试改变你所在区域的其他AM信号，你能通过改变锁定放大器和数字滤波器盒中的变量来优化你的音质吗？3.3.1 摘要本实验探索在Moku:Go上使用锁定放大器作为AM无线电接收器。锁定放大器是一个强大的工具，帮助学生了解如何从嘈杂的背景中解调信号。此外，学生还能够学习如何利用许多其他工具进一步提高信号清晰度。在Moku: App中，通过截屏或文件共享可以轻松发布和报告结果。您可以通过点击屏幕顶部的云图标来完成此操作。Moku的好处:Go面向教育工作者和实验室助理有效利用实验室空间和时间易于实现一致的仪器配置专注于电子设备而非仪器设置最大限度地利用实验室助教的时间个人实验室，个人学习通过屏幕截图简化评估和评级对于学生来说各个实验室按照自己的节奏加强理解和保留便携式，选择实验室工作的速度、地点和时间，无论是在家里、在校园实验室，甚至是在熟悉的Windows或macOS笔记本电脑环境中进行远程协作，同时使用专业级仪器。3.3.2 Moku:Go演示模式您可以在Liquid Instruments网站下载适用于macOS和Windows的Moku:Go应用程序。演示模式操作不需要任何硬件，并提供了使用Moku:Go的一个很好的概述。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电产品代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！

无线电产业展迅猛 监测检测保驾护航——访国家无线电监测中心副主任薛永刚　　无线电频谱是一种稀缺资源，它归国家所有。在无线电业务和产品日益丰富的今天，如何科学有效地管理好无线频谱资源，不仅对于保障各种无线业务的发展和应用有积极意义，更重要的是，它对国家安全，以及人民群众生活、工作的正常进行，起着重要的保障作用。在我国，无线电管理工作中至关重要的监测检测任务，是由国家无线电监测中心承担的。为了让读者了解我国的无线电监测管理情况，更好地使用无线电产品和业务，年终岁末，记者采访了国家无线电监测中心副主任薛永刚。　　无线电管理，保障国家信息安全　　新中国的无线电管理起源于战火纷飞的战争年代，建国以后，由于特定的历史条件，无线电管理工作一直由军队实施，改革开放以后，为了更好地服务国民经济发展和人民群众日常生活，无线电的管理职责由军队转归地方，并且在经历了几次机构调整之后，最终于1998年划归信息产业部管理。目前，无线电管理主要由工业和信息化部无线电管理局进行，其职责是编制无线电频谱规划 负责无线电频率的划分、分配与指配等，国家无线电监测中心同样归属工业和信息化部，主要承担无线电监测和无线电频谱管理工作，是我国无线电管理的支撑机构。而在无线电监测中心，无线电设备检测也是非常重要的职能和业务之一。　　根据相关规定，凡是在我国境内使用的无线电设备和产品，都必需通过我国相关机构的检测。在我国，无线产品认证有两个层面的内容：一是产品入网认证，二是产品无线频率检测认证，即型号核准。薛永刚介绍说，这二者是完全不同的概念，入网检测是检测无线设备能否在通信网中使用，需要符合网络的技术、参数、业务应用等要求。而无线频率检测则是检测无线电产品所使用的频率是否符合国家的频谱管理要求。比如手机不管是否加入公众通信网，只要在中国市场上使用，就需进行无线电频率检测。型号核准是无线电设备管理的一种非常重要的手段，无线电设备的型号核准在任何国家都有严格的规定，并且越来越受到重视。　　那么，为什么要对无线电设备进行监测和检测呢?，薛永刚介绍，无线电产品会产生电磁波，如果其技术指标不合格，就可能导致其他无线电产品或业务不能正常工作，更重要的是，如果不从源头对设备加以管理，这些不合格的无线产品产生的无线电干扰会迅速扩大，导致重大安全问题。另外，无线电频谱管理也是国家主权体现的一个方面，无线电频谱资源是国有资源，频谱划分是政府行为，每个国家都会按照自己本国的情况制定无线频谱政策。所以，国外产品进入中国以及国产设备在国内市场销售使用都必须符合我国无线电管理相关规定。　　从无线电管理的侧重点而言，无线电设备检测是从设备方面把住了第一关。薛永刚说，检测的根本目的是保证无线电频谱资源和卫星轨道资源的有效利用。在频谱已经规划好的情况下，各种无线设备应该发射多大功率、占用多少带宽，在什么地方能用，什么地方不能用等等有严格规定。拿汽车作个比喻，无线电检测就像是检测汽车合不合格，而无线电监测就是要监督并保障不同类型的汽车跑不同的车道。　　适应市场需求，检测中心应运而生　　近年来，我国无线电事业持续快速发展，各种无线电产品层出不穷，型号核准所涵盖的产品越来越多，小到无线话筒、无线门铃，汽车及家电的遥控器，无绳电话机、微波炉，大到通信、雷达、卫星及各种军用民用电子电气产品，都要进行型号核准，简单一句话，只要产品能向外发射、泄漏电磁波，就要进行无线电检测、监测和型号核准。为了满足企业的需求，尤其是适应3G技术的应用与发展，国家无线电监测中心组建了第三方检测机构“国家无线电监测中心检测中心”，并于2009年4月20日正式向社会开展服务。据薛永刚介绍，检测中心承担原来由国家无线电监测中心设备检测处承担的型号核准检测工作，为广大用户提供型号核准检测、国际认证检测和检测系统集成等服务。　　事实上，为了更好地为企业服务特别是为中小企业服务，提高无线电设备检测工作的水平，工业和信息化部已经在全国范围内批准了9家无线电设备型号核准检测机构，而国家无线电检测中心则是其中最大的一家，并且也是实力最强的一家。　　薛永刚表示，检测中心成立后，将引入社会化服务，使检测业务更好拓展和延伸，更好地提升服务质量。　　第一，更好地帮助企业走向规范化道路。不论是在国内还是在国外，无线电设备的型号核准工作要求非常严格，一些中小企业，他们的产品要在市场上立足，要出口国外市场，需要符合国内和国外的无线电产品标准，但这些企业技术能力弱，市场份额小，产品开发不规范，检测中心给他们提供委托测试服务，并且会反馈不合格的项目，提供解决方案方面的咨询服务，帮助他们逐渐完善和改善产品的辐射特性。　　第二，在检测时间上，将大大缩短。为了确保无线电设备对于无线电频谱资源的有效利用，帮助企业提高产品质量，特别是无线电发射的产品质量，同时尽可能地缩短检测时间，检测中心对实验室从人力和检测设备上进行了大规模投入，总金额达3亿多元，购置了更多先进的仪器仪表。目前，检测中心对手机的检测时间缩短到5～8个工作日。　　第三，服务前移，贴近企业，贴近市场。深圳是我国电子工业非常发达的城市，生产无线电产品的企业数量很多。2009年11月27日，检测中心在深圳市福田区设立“国家无线电监测中心检测中心深圳实验室”签约仪式举行。建立这个实验室的目的，是为当地的电子通信企业提供上门的检测服务，为深圳及珠三角地区的无线电设备生产企业提供型号核准一站式服务，以及国内、国际认证一体化服务，企业不用出门就能做检测，大大节省了差旅费和时间。不仅如此，检测中心建立这样一个无线电设备检测的南方基地，将缩短电子产品的上市周期，进一步完善深圳及珠三角地区电子信息产业链的核心环节，强化产业的国际竞争力和辐射能力，为深圳市及周边城市建设国家创新型城市增加新的活力，也必将带动物联网、无线感知、射频识别、汽车电子等相关产业的进一步发展，进而加快深圳市的经济建设步伐。薛永刚表示，深圳模式只是检测中心贴近企业走出的第一步，检测中心还将根据国家布局，逐步扩展实验室区域。　　提升检测技术和方法的先进性　　无线设备检测遵循的是无线电管理部门对于无线电设备使用的有关规范，和按照这个规范所制订的相关标准。没有标准，无线电设备检测就成了无本之木。薛永刚介绍说，国家无线电检测中心正在做的，就是取得标准制订的主导权。他说，检测中心目前正在加大投入研究行业标准，缩短检测标准和规定的衔接周期，即管理文件形成以后，要在最短的时间内形成检测标准，及时让用户知晓标准，这样，用户产品检测的通过率将大大提高。据了解，检测中心已经成立了专门的标准起草部门，目前已经有三项具有一定影响力的国家标准起草任务。　　检测中心积极跟踪技术发展趋势，适应市场需求，针对一些新的领域，走在产品生产的前头，只要有新的产品推出，就会推出相应产品的检测服务。据了解，近年来，非移动通信(不属于移动通信范畴)无线电业务增长迅速，包括物联网、RFID、超宽带产品、无线视频等，检测中心在这些产品研制阶段就已经着手研究相应产品的检测标准以及检测的设施和手段。2009年中国3G业务正式启动，而检测中心早在前两年就已经投资1.2亿多元搭建了针对三个3G标准的检测环境和设备。对于RFID，中心投资了2000万元自主开发了测试平台，该项目得到了国家科技部863重大专项的资助。记者在参观检测中心的时候看到，检测中心所涉及的范围，基本上包括了所有无线产品，其中就有目前最前沿的技术和产品。　　进行基础性研究，改良检测方法，是检测中心正在做的又一项旨在领先检测市场的工作。无线技术应用的领域越来越宽，除了通信，其他领域，比如医疗领域的应用也非常广泛，并且产品越来越多样化，比如心脏起搏器、血糖测量仪等。对于这些和传统通信有别的无线应用，检测中心引入大量人才进行基础性研究，和检测方法的研究。据薛永刚介绍，目前，检测中心共有100多人，其中研发人员都是高学历人员，且具有大型企业和国外大型研究机构的工作经验，他们也在研究如何提高测试效率。　　无线设备检测最重要的是检测方法和检测设备。目前，我国的检测仪表仪器大都依赖进口，这使我国的无线电产品检测业务在很大程度上受制于人。检测中心在大力改进检测方法和手段的同时，也在进行一些仪器仪表的开发研究工作。　　另外，检测中心新成立的研发部门根据实际的检测工作需要，设计了自动化的测试程序，可以大大缩短检测的时间并避免了测试错误。薛永刚说：“我们曾经和国外的权威检测机构进行过数据比对，结果基本上是一致的，差别不大”。　　加强国际合作，开拓国际市场　　在中国，国家无线电检测中心的权威性是毋庸置疑的，一些大的公司，如中兴、华为、爱立信等，其产品大都在检测中心进行检测。不仅如此，检测中心和一些国外检测机构，一些行业或技术联盟实现了合作，为中国企业和中国产品走向国际提供了便利。　　国内企业的产品要出口国外，一定要通过出口地国家的无线电检测认证，以前，企业每推出一款产品，就需要派人去这些国家的相关检测机构进行产品检测认证，不仅花费了大量的检测费用，而且推迟了产品的上市时间，影响企业发展。随着检测中心国际合作的日益密切，国内企业的产品不再需要送产品到国外去检测，只需到检测中心进行检测认证，便可获得相关国家的认可，为企业节省费用和时间。目前，检测中心已经可以做的国际认证包括欧盟的CE和美图的FCC等标准。薛永刚介绍，2009年，检测中心的国际认证业务增长很快，客户在这里进行型号核准的同时，还可做国际认证的检测，可谓是一次检测拿两个认证，所以很受客户欢迎，这也是检测中心服务客户的举措。　　另外，一些行业组织和联盟，比如蓝牙技术联盟，他们对这种技术拥有专利使用权，企业如果生产这种技术的产品，需要经过这些机构的认可。检测中心基于和这些机构或联盟的合作，其对相关产品的检测得到了他们的认可。　　由于得到了国际认可，检测中心也获得了越来越多跨国企业的信赖。薛永刚向记者举了个例子：有一个知名设备商，他们在国外拥有自己的测试实验室，由于成本很高，他们委托检测中心对他们的产品进行检测，并且用了一年的时间对自己实验室的检测数据和检测中心的检测数据进行比对，其结果是，检测中心的检测完全准确合格。为了节约成本，该公司关闭了本土的检测实验室，把检测中心作第三方检测机构。　　采访中， 薛永刚主任简要介绍了检测中心2010年的工作，主要是要大力发展多项业务支撑的检测业务。首先仍是型号核准业务 第二，将为客户提供高附加值的业务，包括技术研发业务、运营商招标测试业务，还有一些国家核心部门的委托测试业务 第三，通过技术研发，实现管理工作的标准化 第四，继续开展一些国家科技主管部门的主导专项工作，像制定标准和专项课题等等，从而提升检测中心的影响。

昨天上午，由福田区人民政府和工信部电信研究院、国家无线电监测中心共同主办的工信部电信研究院移动通信终端开放实验室启用暨国家无线电监测中心实验室签约仪式，在福田上沙创新科技园隆重举行。国家工业和信息化部、深圳市政府、深圳市科工贸信委、深圳市市场监督局、福田区委区政府、工信部电信研究院、国家无线电监测中心的领导及相关负责人、园区企业代表等近百人出席了会议。　　据介绍，移动通信终端开放实验室是为解决企业在研发、生产和服务过程中更广泛的测试需求而建立的，企业可利用开放实验室的技术资源，在设计、研发、生产阶段针对客户需求和产品中的问题，在实验室的指导下或自主进行试验和改进。　　经无线电管理局批准建立的国家无线电监测中心深圳实验室，将建设成为具备国家无线电监测检测中心全部技术服务内容和服务水准的高水平国际级检测实验室，通过开展手机型号核准检测。这一实验室也是国家无线电监测检测中心的南方基地，将为深圳及珠三角地区的无线电设备生产企业提供型号核准一站式服务，以及国内、国际认证一体化服务，缩短新产品国内上市和国际出口的时间，完善深圳无线电制造产业链，促进深圳无线电制造产业的发展。