射頻基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、射頻基礎(chǔ)知識培訓(xùn)1、無線通信基本概念利用電磁波的輻射和傳播，經(jīng)過空間傳送信息的通信方式稱之為無線電通信（wireless communication ） ，也稱之為無線通信。利用無線通信可以傳送電報、電話、傳真、數(shù)據(jù)、圖像以及廣播和電視節(jié)目等通信業(yè)務(wù)。目前無線通信使用的頻率從超長波波段到亞毫米波段（包括亞毫米波以下），以至光波。無線通信使用的頻率范圍和波段見下表1-1 表 1-1 無線通信使用的電磁波的頻率范圍和波段頻段名稱頻率范圍波 段 名稱波長范圍應(yīng)用極低頻（elf）3-30hz 極長波100-10mm （108107m）導(dǎo)航、固定業(yè)務(wù)、頻率標(biāo)準(zhǔn)。超低頻（slf）30-300hz 超長波1

2、0-1mm（107106m）導(dǎo)航、固定業(yè)務(wù)特低頻（ulf）300-3000hz 特長波1000-100km（106105m）海 岸 潛 艇 通信；越洋通信；船用通信甚低頻（vlf ）3-30khz 甚長波100-10km （105104m）低頻（ lf） 30-300khz 長波10-1km（104103m）導(dǎo)航、 廣播、 固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)中頻（mf） 300-3000khz 中波1000-100m（103102m）高頻（ hf） 3-30mhz 短波100-10m（10210m）甚高頻（vhf ）30-300mhz 超短波（米波）10-1m 特高頻300-3000mhz 微分1-0.1m（

3、110-1m）（uhf）波米波超高頻（shf）3-30ghz 厘米波10-1cm（10-110-2m）極高頻（ehf）30-300ghz 毫米波10-1mm（10-210-3m）至高頻（thf ）300-3000ghz 亞毫米波1-0.1mm（10-310-4m）光波3*10-33*10-5mm （3* 10-63*10-8m） ）由于種種原因， 在一些歐、美、日等西方國家常常把部分微波波段分為l、s、c、x、ku、k、ka 等波段（或稱子波段），具體如表 1 - 2 所示表 1-2 無線通信使用的電磁波的頻率范圍和波段波段代號頻率范圍波長范圍應(yīng)用l 12ghz 3015cm s 24ghz

4、157.5cm c 48ghz 7.53.75cm x 813ghz 3.752.31cm ku 1318ghz 2.311.67cm k 1828ghz 1.671.07cm ka 2840ghz 1.070.75cm 無線通信中的電磁波按照其波長的不同具有不同的傳播特點，下面按波長分述如下：1.1 極長波（極低頻 elf）傳播極長波是指波長為110萬公里（頻率為 330hz） 的電磁波。理論研究表明，這一波段的電磁波沿陸地表面和海水中傳播的衰耗極小。1.2 超長波（超低頻 slf）傳播超長波是指波長 1 千公里至 1 萬公里（頻率為 30300hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩(wěn)定，

5、在海水中衰耗很?。l率為75hz 時衰耗系數(shù)為0.3db/m）對海水穿透能力很強，可深達100m以上。1.3 甚長波（甚低頻 vlf）傳播甚長波是指波長10 公里100 公里（頻率為330khz）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為1030khz， 該波段的電磁波可在大地與低層的電離層間形成的波導(dǎo)中進行傳播，距離可達數(shù)千公里乃至覆蓋全球。1.4 長波（低頻 lf）傳播長波是指波長1 公里10 公里（頻率為 30300khz）的電磁波。其可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波）。1.5 中波（中頻 mf）傳播中波是指波長100 米1000 米（頻率為 3003000khz）的電磁波。

6、中波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波） 。中波沿地表面?zhèn)鞑r，受地表面的吸收較長波嚴(yán)重。中波的天波傳播與晝夜變化有關(guān)。1.6 短波（高頻 hf）傳播短波是指波長為 10 米100米（頻率為 330mhz）的電磁波。短波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ乜臻g以直接或繞射方式傳播（空間波）和靠電離層反射傳播（天波）。1.7 超短波（甚高頻 vhf）傳播超短波是指波長為1 米10 米（頻率為 30300mhz）的電磁波。超短波難以靠地波和天波傳播，而主要以直射方式（即所謂的“ 視距” 方式）傳播。1.8 微波傳播微波是指波長小于1 米（頻率高于 300mhz）的電磁波。目前又按其波長的不同，分

7、為分米波 （特高頻 uhf） 、厘米波（超高頻 shf） 、毫米波（極高頻 ehf）和亞毫米波（至高頻thf） 。微波的傳播類似于光波的傳播， 是一種視距傳播。其主要在對流層內(nèi)進行。總的說來，這種傳播方式比較穩(wěn)定， 但其傳播也受到大氣折射和地面反射的影響。另外，對流層中的大氣湍流氣團對微波有散射作用。利用這種散射作用可實現(xiàn)微波的超視距傳播。wcdma 工作頻段：上行 19201980mhz，下行 21102170mhz，屬于微波波段，其電磁波傳播方式為微波傳播。cdma 工作頻段： 825mhz835mhz （上行，基站收、移動臺發(fā)）870mhz880mhz （下行，基站發(fā)、移動臺收）gsm

8、工作頻段 : 905mhz915mhz （上行，基站收、移動臺發(fā)）950mhz960mhz （下行，基站發(fā)、移動臺收）1710mhz1785mhz （上行，基站收、移動臺發(fā)）1805mhz1880mhz （下行，基站發(fā)、移動臺收）3g 頻率規(guī)劃的基礎(chǔ)上，我國為中國電信cdma2000分配的頻率是19201935mhz( 上 行)/21102125mhz( 下 行 )， 共 15mhz 2；為 中國 聯(lián) 通wcdma分配的頻率是19401955mhz(上行)/21302145mhz(下行)，共 15mhz 2；為中國移動 td-scdma 分配的頻率是 18001900mhz 以及 211020

9、25mhz，共 35mhz。2、射頻常用計算單位2.1 絕對功率的 db 表示射頻信號的絕對功率常用dbm、dbw 表示，它與 mw、w 的換算關(guān)系如下：例如信號功率為 x w，利用 dbm 表示時其大小為：)1log(10)(wxwdbwp)11000*log(10)(mwmwxdbmp例如： 1w 等于 30dbm，等于 0dbw。一般來說，我們習(xí)慣上還是用“w”和“dbm”來表示功率2.2 相對功率的 db 表示射頻信號的相對功率常用db 和 dbc 兩種形式表示， 其區(qū)別在于： db 是任意兩個功率的比值的對數(shù)表示形式，而dbc 是某一頻點輸出功率和載頻輸出功率的比值的對數(shù)表示形式。一

10、般來說，我們說放大鏈路的增益可以用“db”來表示。對于信號的諧波和雜波來說，可以用“dbc”來表示。3、射頻器件簡介射頻簡單系統(tǒng)介紹一般來說，對于如圖所示射頻系統(tǒng)來說，用到的射頻器件從大的分類來說，有主動器件和被動器件，主動器件一般來說，是需要提供電源的期間，被動器件，一般為無源器件。就上圖來說，用到的器件有濾波器、混頻器、射頻開關(guān)、放大電路等。其中的濾波器和混頻器為被動電路，射頻開關(guān)和放大電路為主動電路。1、 射頻接插件mmcx 系列mmcx1112a1 mmcx1121a1 mmcx6251s1 mcx 系列mcx1112 mcx1181a1 mcx6121a1 sma 系列sma1111

11、a1 sma1112a6sma1181a1sma6181a2sma6251a1sma6252a2sma6411a4sma6511a4sma6551e1sma8073a1sma9073a1sma6351b1smb 系列smb1251b1 smb1252b1 smb1351b1 smb6112a1 smb6121a1 smb6251b1 bnc 系列b1121a1 b6251c1 b6251f1 b7471a1 b7771b3 b9073a1 tnc系列t1121a1 t1181a1 t6351b1 n系列n1112a1 n1121a1 n1141a1 n1181a1 n2071a1 n5072a

12、1 n6421a1 n6521a1 n6551a1 n7471a1 另外還有， 1.0/2.3 、1.6/5.6 、7/16 等類型接頭。2、射頻濾波器濾波器是電子系統(tǒng)中關(guān)鍵部件，用來完成頻率選擇功能， 在航空轟天、 雷達、電子對抗、遙感遙測、微波通訊、移動通訊及廣播電視等軍民用電子設(shè)備中廣泛運用。射頻濾波器通常按濾波器的特性及作用可分為：低通濾波器（lpf ）、帶通濾波器（ bpf ）、高通濾波器（ hpf ）、帶阻濾波器。射頻濾波器通常按組成材料可以分為以下幾種：lc濾波器、聲表濾波器、晶體濾波器、腔體濾波器、介質(zhì)濾波器、懸置帶線濾波器、同軸管狀濾波器及電調(diào)濾波器。2.1 濾波器主要參數(shù)：

13、 2.1.1中心頻率 f0 ：給定相對最小插入損耗值（比如-3db）對應(yīng)兩個截止頻率的幾何平均值。 2.1.2通帶帶寬（ x）db：給定相對最小插入損耗值的兩個截止頻率的間隔，及從上限頻率到下限頻率的差值，常用1db帶寬和 3db帶寬表示。 2.1.3插入損耗：信號通過濾波器的衰減。 2.1.4帶內(nèi)波動：通帶內(nèi)的插入損耗隨頻率變化最大與最小的差值。 2.1.5駐波比：衡量濾波器通帶內(nèi)信號是否良好匹配傳輸?shù)囊豁椫匾笜?biāo)。理想值為1，適配時大于1，對于實際的濾波器而言，滿足駐波比小于1.5 ：1的貸款一般小于 -3db 帶寬，其中 -3db 帶寬的比例與濾波器的級數(shù)和插損有關(guān)。 2.1.6回波損耗

14、：端口信號輸入功率與反射功率之比的分貝值。 2.1.7阻帶抑制度：衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)，指標(biāo)越高說明對帶外干擾信號的抑制越好。通常要求為某一給定的帶我頻率f 的抑制度是多少db。saw 濾波器：lc濾波器腔體濾波器3 環(huán)形器及隔離器隔離器和環(huán)形器的突出特點是單向傳輸微波能量。隔離器使微波能量只能從輸入端流進， 從輸出端流出。 環(huán)形器則控制電磁波燕某一環(huán)形防線傳輸。這種單向傳輸微波能量的特性， 用于微波設(shè)備的級與級、 級與系統(tǒng)之間， 就是他們各自獨立工作、互相“隔離”了。微波隔離器是種特殊的衰減器，隔離器對入射波的衰減很小，對反射波的衰減則很大，二者之比值稱為“隔離比” 。使用隔離器

15、，目的在于減小因負(fù)載阻抗變化對振蕩頻率帶來的影響。一般是在矩形波導(dǎo)的橫向加上固定磁場， 放置在波導(dǎo)橫向的鐵氧體片恰好能與反射波產(chǎn)生鐵磁共振， 繼而抑制了反射波， 而入射波則不會產(chǎn)生這種共振吸收。但在做成器件之后，隔離器對入射波也會產(chǎn)生一些正向衰減，約為1db(1.259 倍)。對反射波的反向衰減則大于 20db(100 倍)。環(huán)形器具有多種用途，是一種常用的微波元器件。主要參數(shù)有：工作帶寬插入損耗反向隔離電壓駐波比5.射頻放大器4、功率放大器主要指標(biāo)4.1 工作頻帶工作頻帶是指放大器應(yīng)滿足全部性能指標(biāo)的連續(xù)頻率范圍。硅雙極型晶體管功率放大器和硅金屬氧化物場效應(yīng)管功率放大器的工作頻率是從 300

16、mhz 到 4ghz，砷化鎵場效應(yīng)管功率放大器的工作頻率是從一吉赫到幾十吉赫。4.2 輸出功率4.2.1飽和輸出功率當(dāng)功率放大器的輸入功率加大到某一值后，再加大輸入功率并不會改變輸出功率的大小，該輸出功率稱為功率放大器的飽和輸出功率。4.2.21db 壓縮點輸出功率 p1db 功率放大器增益壓縮1db 所對應(yīng)的輸出功率稱為1db 壓縮點輸出功率，記作p1db。4.3 輸入輸出駐波比大功率管的輸入阻抗和輸出阻抗都很低，bjt 的輸入阻抗實部只有幾個歐姆，與 50系統(tǒng)失配得比較厲害。 而 mesfet 的輸入阻抗較高， 與 50系統(tǒng)失配得也很大，失配嚴(yán)重時，會損壞功率管。輸入、輸出駐波比變壞還會使系統(tǒng)的增益起伏和群遲延變壞，因