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
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
完成期限：自2014 年 5 月11 日至2014 年 5 月19 日共 1 周
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(签字)
计算机与通信学院
2014年 05 月 19 日
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
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。
f R f T (a) 带阻型双工器
f R f T (b) 带通型双工器
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λ/4同轴线，其开路端处于并联谐振状态。
若将λ/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。
2．100M （或60M ）双踪示波器1 台：观测信号波形测量信号的峰峰值V p-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／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(VRx／VANT)及天线→发射机衰减特性20log(VTx／VANT)。
四、设计过程数据测试和结果分析
1、实验数据
表2 BS收发信机双工器发射机→天线及发射机→接收机传输特性
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→发射机传输特性
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，我们也可以为社会而工作。
既然如此，那还有什么必要失落呢?于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。
同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!。