wifi培訓(xùn)射頻基礎(chǔ)知識課件

射頻基礎(chǔ)知識及常見硬件故障吳斌,2011.03

蘇通服維易科技服務(wù)分公司技術(shù)部射頻基礎(chǔ)知識及常見硬件故障吳斌,2011.03

蘇通服維易科前言射頻子系統(tǒng)位于整個無線設(shè)備的最前端，是整個無線系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本膠片主要講述射頻基本概念和知識，以便大家更加深入理解無線通信系統(tǒng)硬件（也包含其他無線通信系統(tǒng)）。簡要介紹常見故障類型前言射頻子系統(tǒng)位于整個無線設(shè)備的最前端，是整個無線系統(tǒng)正常運課程目標(biāo)熟悉掌握一些射頻基本概念和知識了解一些故障及處理方法課程目標(biāo)熟悉掌握一些射頻基本概念和知識課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻率和波段第二節(jié)無線通信的電磁波傳播第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻率和波段無線通信使用的頻段和波段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：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極低頻（）3~30極長波100~10（108~107m）超低頻（）30~300超長波10~1（107~106m）特低頻（）300~3000特長波1000~100（106~105m）甚低頻（）3~30甚長波100~10（105~104m）低頻（）30~300長波10~1（104~103m）中頻（）300~3000中波1000~100m（103~102m）高頻（）3~30短波100~10m（102~10m）甚高頻（）30~300超短波（米波）10~1m特高頻（）300~3000微波分米波1~0.1m（1~10-1m）超高頻（）3~30厘米波10~1（10-1~10-2m）極高頻（）30~300毫米波10~1（10-2~10-3m）至高頻（）300~3000亞毫米波1~0.1（10-3~10-4m）

光波3×10-3~3×10-5

（3×10-6~3×10-8m）無線通信使用的頻段和波段目前無線通信使用的頻率從超長波波段到無線通信使用的頻段和波段表1-2無線通信中所使用的部分微波波段的名稱由于種種原因，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、、K、等波段（或稱子波段），具體如表1-2所示。無線通信使用的頻段和波段表1-2無線通信中所使用的部分微第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻段和波段第二節(jié)無線通信的電磁波傳播第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻段和波段無線通信的電磁波傳輸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：極長波（極低頻）傳播極長波是指波長為1~10萬公里（頻率為3~30）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。超長波（超低頻）傳播超長波是指波長1千公里至1萬公里（頻率為30~300）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很?。l率為75時衰耗系數(shù)為0.3）對海水穿透能力很強(qiáng)，可深達(dá)100m以上。甚長波（甚低頻）傳播甚長波是指波長10公里~100公里（頻率為3~30）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為10~30，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(jìn)行傳播，距離可達(dá)數(shù)千公里乃至覆蓋全球。長波（低頻）傳播長波是指波長1公里~10公里（頻率為30~300）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）。無線通信的電磁波傳輸無線通信中的電磁波按照其波長的不同具有不無線通信的電磁波傳輸中波（中頻）傳播中波是指波長100米~1000米（頻率為300~3000）的電磁波。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)。短波（高頻）傳播短波是指波長為10米~100米（頻率為3~30）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）。超短波（甚高頻）傳播超短波是指波長為1米~10米（頻率為30~300）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。無線通信的電磁波傳輸中波（中頻）傳播無線通信的電磁波傳播微波傳播微波是指波長小于1米（頻率高于300）的電磁波。目前又按其波長的不同，分為分米波（特高頻）、厘米波（超高頻）、毫米波（極高頻）和亞毫米波（至高頻）。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(jìn)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(tuán)對微波有散射作用。工作頻段：2.4－2.4835、5.725-5.850，屬于微波波段，其電磁波傳播方式主要為微波傳播。無線通信的電磁波傳播微波傳播課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介第二節(jié)天線傳播相關(guān)單位簡介第三節(jié)其他第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介功率單位簡介絕對功率的表示 射頻信號的絕對功率常用、表示，它與、W的換算關(guān)系如下：例如信號功率為xW，利用表示時其大小為：例如：1W等于30，等于0。功率單位簡介絕對功率的表示例如：1W等于30，等于0。功率單位簡介相對功率的表示射頻信號的相對功率常用和兩種形式表示，其區(qū)別在于：是任意兩個功率的比值的對數(shù)表示形式，而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。與的區(qū)別：分貝，衡量的是輸出與輸入的對數(shù)比值大小。＋3就是10倍的2，就是指兩倍大。＋10就是10倍的10，指10倍大。是用來描述功率大小的單位。30個為1瓦。1個毫瓦為0。之所以射頻中功率不用瓦來描述，是因為引入了放大增益這個概念。功率單位簡介相對功率的表示與的區(qū)別：第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介第二節(jié)天線傳播相關(guān)單位簡介第三節(jié)其他第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介天線傳播相關(guān)單位簡介天線和天線增益 天線增益一般由或表示。是指天線相對于無方向天線的功率能量密度之比，是指相對于半波振子（偶極子）的功率能量密度之比，半波振子的增益為2.15，因此02.15。[例1]對于一面增益為16的天線，其增益折算成單位為時，則為18.15（一般忽略小數(shù)位，為18）。

[例2]900天線增益可以為13（15），1800天線增益可以為15（17)。

天線傳播相關(guān)單位簡介天線和天線增益天線傳播相關(guān)單位簡介前后比旁瓣抑制波瓣寬度前后比旁瓣抑制

天線傳播相關(guān)單位簡介前后比旁瓣抑制波瓣寬度天線傳播相關(guān)單位簡介天線的極化天線向周圍空間輻射電磁波，電磁波由電場和磁場構(gòu)成，人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向，一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的。天線傳播相關(guān)單位簡介天線的極化天線傳播相關(guān)單位簡介雙極化把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或

者，把+45°極化和-45°極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線雙極化天線。天線傳播相關(guān)單位簡介雙極化第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介第二節(jié)天線傳播相關(guān)單位簡介第三節(jié)其他第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介其他電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量，單位：歐姆，Ω電壓：電位或電位差，單位：伏特，V電流：單位時間內(nèi)通過電路上某一確定點的電荷數(shù)，單位：安培，A電感：線圈環(huán)繞著的東西，通常是導(dǎo)線，由于電磁感應(yīng)的原因，線圈可產(chǎn)生電動勢能，單位：亨利，H電容：一個充電的絕緣導(dǎo)電物體潛在具有的最大電荷率，單位：法拉，F(xiàn)其他電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第一章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念功率相關(guān)概念

信號的峰值功率、平均功率和峰均比 解釋：很多信號從時域觀測并不是恒定包絡(luò)，而是如下面圖形所示。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%。平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個概率下的峰均比，如9.%,各種概率下的峰均比就形成了曲線（互補(bǔ)累積分布函數(shù)）。 在概率為0.01%處的，一般稱為因子。功率相關(guān)概念

信號的峰值功率、平均功率和峰均比功率相關(guān)概念

增益（）解釋：即放大倍數(shù)，單位可表示為分貝（）。插損（）解釋：當(dāng)某一器件或部件接入傳輸電路后所增加的衰減，單位用表示。

功率相關(guān)概念

增益（）第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念噪聲相關(guān)概念噪聲定義 噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號（各類點頻干擾不是算噪聲）。常見的噪聲有來自外部的天電噪聲，汽車的點火噪聲，來自系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲，晶體管等在工作時產(chǎn)生的散粒噪聲，信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物。噪聲相關(guān)概念噪聲定義噪聲相關(guān)概念相位噪聲 相位噪聲是用來衡量本振等單音信號頻譜純度的一個指標(biāo)，在時域表現(xiàn)為信號過零點的抖動。理想的單音信號，在頻域應(yīng)為一脈沖，而實際的單音總有一定的頻譜寬度，如下面所示。一般的本振信號可以認(rèn)為是隨機(jī)過程對單音調(diào)相的過程，因此信號所具有的邊帶信號被稱為相位噪聲。相位噪聲在頻域的可以這樣定量描述：偏離中心頻率多少處，單位帶寬內(nèi)的功率與總信號功率相比。例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：噪聲相關(guān)概念相位噪聲例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：噪聲相關(guān)概念噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)是用來衡量射頻部件對小信號的處理能力，通常這樣定義：單元輸入信噪比除輸出信噪比，如下圖：對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 及信號的失真，這時噪聲系數(shù)可以用下式表示：表示輸出噪聲功率，表示輸入噪聲功率，G為單元增益。噪聲相關(guān)概念噪聲系數(shù)對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)噪聲相關(guān)概念級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：噪聲相關(guān)概念級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念線性相關(guān)概念信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發(fā)信機(jī)通道，不包括空間段衰落信道）時會有一定程度的失真，失真可以分為線性失真和非線性失真。產(chǎn)生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件，產(chǎn)生非線性失真的主要有一些放大器、混頻器等有源器件。另外射頻通道還會有一些加性噪聲和乘性噪聲的引入。線性相關(guān)概念信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收線性相關(guān)概念線性失真 線性失真又可以分成線性幅度失真和線性相位失真，從頻域可以很方便表示這些失真，如下圖：幅頻特性相頻特性線性相關(guān)概念線性失真幅頻特性相頻特性線性相關(guān)概念非線性失真 非線性失真與線性失真相似，可以分成非線性幅度失真和非線性相位失真，圖形表示如下：線性相關(guān)概念非線性失真線性相關(guān)概念非線性幅度失真 非線性幅度失真常用1壓縮點、三階交調(diào)、三階截止點等指標(biāo)衡量，下面分別討論這三個指標(biāo)。1壓縮點 例如一個射頻放大器，當(dāng)輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關(guān)系，輸入電平增加1，輸出相應(yīng)增加1，增益保持不變，隨著輸入信號電平的增加，輸入電平增加1，輸出將增加不到1，增益開始壓縮，增益壓縮1時的輸入信號電平稱為輸入1壓縮點，這時輸出信號電平稱為輸出1壓縮點。如下圖：線性相關(guān)概念非線性幅度失真1壓縮點線性相關(guān)概念線性相關(guān)概念線性相關(guān)概念三階交調(diào) 三階交調(diào)（雙音三階交調(diào)）是用來衡量非線性的一個重要指標(biāo)，在這里仍以放大器為例來說明三階交調(diào)指標(biāo)。用兩個相隔⊿f，且電平相等的單音信號同時輸入一個射頻放大器，則放大器的輸出頻譜大致如下：三階交調(diào)常用表示，即交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比。線性相關(guān)概念三階交調(diào)三階交調(diào)常用表線性相關(guān)概念三階截止點 任一微波單元電路，輸入雙音信號同時增加1，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物將增加3，而主輸出信號僅增加1（不考慮壓縮），這樣輸入信號電平增加到一定值時，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應(yīng)的輸入信號電平稱為輸入三階截止點，對應(yīng)的輸出信號電平稱為輸出三階截止點。注意：三階截止點信號電平是不可能達(dá)到的，因為在這時早已超過微波單元電路的承受能力。線性相關(guān)概念三階截止點線性相關(guān)概念線性相關(guān)概念第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念傳輸線相關(guān)概念特征阻抗 解釋：特征阻抗是微波傳輸線的固有特性，它等于模式電壓與模式電流之比。無耗傳輸線的特征阻抗為實數(shù)，有耗傳輸線的特征阻抗為復(fù)數(shù)。在做射頻板設(shè)計時，一定要考慮匹配問題，考慮信號線的特征阻抗是否等于所連接前后級部件的阻抗。當(dāng)不相等時則會產(chǎn)生反射，造成失真和功率損失。反射系數(shù)(此處指電壓反射系數(shù))可以由下式計算得出：傳輸線相關(guān)概念特征阻抗傳輸線相關(guān)概念 在目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為兩種特性阻抗，一種是50歐姆系統(tǒng)，如軍用的微波、毫米波通訊系統(tǒng)，雷達(dá)，我們目前開發(fā)的蜂窩通訊系統(tǒng)、等； 另一種是75歐姆系統(tǒng)，這種系統(tǒng)相對比較少，如我們目前使用的有線電視系統(tǒng)。傳輸線相關(guān)概念 在目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為兩種特性阻傳輸線相關(guān)概念駐波比 解釋：駐波系數(shù)式衡量負(fù)載匹配程度的一個指標(biāo)，它在數(shù)值上等于：由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是0~1，而駐波系數(shù)的取值范圍是1~正無窮大。射頻很多接口的駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)定小于2.0。駐波比惡化意味著信號反射比較厲害，也就是說負(fù)載和傳輸線的匹配效果比較差。所以在一個系統(tǒng)中，如果駐波比很差，可能會使信號傳輸效果變差，通道增益下降。一個比較典型的例子就是靈敏度問題。傳輸線相關(guān)概念駐波比由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值傳輸線相關(guān)概念回波損耗 回波損耗也是射頻上用得比較多得一個名詞，它和前面得反射系數(shù)、駐波比都是用來反映端口得匹配狀況的?；夭〒p耗表示端口的反射波的功率與入射波功率之比。回波損耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：回波損耗＝20（） 由公式可以計算：回波損耗為26時，對應(yīng)的反射系數(shù)為0.05，駐波比為1.1。由此也可以估計一下，駐波為2時的回波損耗是多少（9.5），也就可以理解對于功放后級的駐波要求為何嚴(yán)格。傳輸線相關(guān)概念回波損耗第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念下行通道射頻指標(biāo)鄰道泄漏（） 鄰道泄漏指標(biāo)是用來衡量發(fā)射機(jī)的帶外輻射特性，定義：鄰道功率與主信道功率之比，通常用表示，如下圖：射機(jī)的領(lǐng)道泄漏必然回對其他小區(qū)造成干擾，為了減小這種干擾，領(lǐng)道泄漏必須盡可能的小，的要求是：第一鄰道（偏離載頻±5）的≤45；第二鄰道（偏離載頻±10）的≤50。下行通道射頻指標(biāo)鄰道泄漏（）射機(jī)的領(lǐng)道泄漏必然回對其他小區(qū)造下行通道射頻指標(biāo)雜散輻射 雜散輻射是指發(fā)信機(jī)在頻譜發(fā)射模板規(guī)定的頻率范圍之外的頻段內(nèi)發(fā)射的、信號之外的其他信號，它包括諧波分量、寄生輻射、交調(diào)產(chǎn)物、發(fā)射機(jī)互調(diào)產(chǎn)物等。這些雜散輻射都會對其他的無線通信系統(tǒng)造成干擾，對該指標(biāo)的規(guī)定是為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性能，以便與其他系統(tǒng)（如、等）共存，當(dāng)然這也保證了系統(tǒng)自身的正常運行。下行通道射頻指標(biāo)雜散輻射第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念上行通道射頻指標(biāo)接收靈敏度 用功率表示10（）++（），單位： K是波爾茲曼常數(shù)，單位：(焦耳) T表示絕對溫度，單位：°K B表示信號帶寬，單位： 表示系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，單位： （）表示解調(diào)所需信噪比，單位： 當(dāng)B＝1時，10（）＝-174上行通道射頻指標(biāo)接收靈敏度上行通道射頻指標(biāo)雜散響應(yīng) 雜散響應(yīng)也稱為寄生響應(yīng)、寄生靈敏度。無線環(huán)境中存在多干擾信號，這些信號本身可以被系統(tǒng)濾波器慮掉，但是由于現(xiàn)在系統(tǒng)采用的接收機(jī)大都是超外差接收機(jī)，接收機(jī)接收到的能夠與本振組合產(chǎn)生中頻的信號很多，這樣的中頻信號和系統(tǒng)接收的中頻信號是同一頻率，系統(tǒng)的后級中頻濾波器是無法慮掉這些干擾的。其中除主接收信號外的其他頻點稱為寄生波道，該頻點產(chǎn)生的響應(yīng)稱為寄生響應(yīng)。左式中，當(dāng)1，假設(shè)取負(fù)號時，為所要信號，則m、n的其他組合所得到的為寄生波道。上行通道射頻指標(biāo)雜散響應(yīng)左式中，當(dāng)1，假設(shè)取負(fù)號時，為所要信上行通道射頻指標(biāo) 雜散響應(yīng)的對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為：雖然系統(tǒng)工作的頻帶內(nèi)沒有任何干擾頻率，但系統(tǒng)的靈敏度就是變差。這一方面是由于系統(tǒng)本身的抗雜散響應(yīng)能力不夠；另一方面是由于環(huán)境的帶外干擾太強(qiáng)。上行通道射頻指標(biāo) 雜散響應(yīng)的對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為：雖然系統(tǒng)工作上行通道射頻指標(biāo)阻塞與互調(diào)抑制 阻塞指標(biāo)也是來考核接收機(jī)抗干擾能力，它描述的是接收機(jī)在接收的頻道外存在單音或調(diào)制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應(yīng)頻點上的情況，具體指標(biāo)要求根據(jù)不同系統(tǒng)而定。阻塞指標(biāo)一般要求接收機(jī)前端要有較高的三階截止點（即大的線性動態(tài)），同時要求中頻濾波器有較好的選擇性。 互調(diào)抑制同樣是指接收機(jī)在工作時，同時有兩個干擾信號進(jìn)入接收機(jī)，這兩個信號的三階交調(diào)產(chǎn)物正好落在帶內(nèi)?；フ{(diào)抑制主要要求接收機(jī)前端有較高的三階截止點。上行通道射頻指標(biāo)阻塞與互調(diào)抑制課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念常見故障硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖射頻收發(fā)及中頻電路常見故障硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖射頻收發(fā)及中頻電路常見故障電源故障一次電源故障二次電源故障（隱蔽）接口故障以太網(wǎng)接口（如雷擊）射頻故障接收電路故障功率放大電路故障時鐘電路（隱蔽）處理器及總線接口過熱變形虛焊內(nèi)部總線接口芯片損壞其他如軟件故障（啟動困難、不穩(wěn)定等）人為故障常見故障電源故障常見故障常見故障常見故障常見故障wifi培訓(xùn)射頻基礎(chǔ)知識演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！射頻基礎(chǔ)知識及常見硬件故障吳斌,2011.03

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蘇通服維易科前言射頻子系統(tǒng)位于整個無線設(shè)備的最前端，是整個無線系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本膠片主要講述射頻基本概念和知識，以便大家更加深入理解無線通信系統(tǒng)硬件（也包含其他無線通信系統(tǒng)）。簡要介紹常見故障類型前言射頻子系統(tǒng)位于整個無線設(shè)備的最前端，是整個無線系統(tǒng)正常運課程目標(biāo)熟悉掌握一些射頻基本概念和知識了解一些故障及處理方法課程目標(biāo)熟悉掌握一些射頻基本概念和知識課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻率和波段第二節(jié)無線通信的電磁波傳播第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻率和波段無線通信使用的頻段和波段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：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極低頻（）3~30極長波100~10（108~107m）超低頻（）30~300超長波10~1（107~106m）特低頻（）300~3000特長波1000~100（106~105m）甚低頻（）3~30甚長波100~10（105~104m）低頻（）30~300長波10~1（104~103m）中頻（）300~3000中波1000~100m（103~102m）高頻（）3~30短波100~10m（102~10m）甚高頻（）30~300超短波（米波）10~1m特高頻（）300~3000微波分米波1~0.1m（1~10-1m）超高頻（）3~30厘米波10~1（10-1~10-2m）極高頻（）30~300毫米波10~1（10-2~10-3m）至高頻（）300~3000亞毫米波1~0.1（10-3~10-4m）

光波3×10-3~3×10-5

（3×10-6~3×10-8m）無線通信使用的頻段和波段目前無線通信使用的頻率從超長波波段到無線通信使用的頻段和波段表1-2無線通信中所使用的部分微波波段的名稱由于種種原因，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、、K、等波段（或稱子波段），具體如表1-2所示。無線通信使用的頻段和波段表1-2無線通信中所使用的部分微第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻段和波段第二節(jié)無線通信的電磁波傳播第一章無線通信的基本概念第一節(jié)無線通信使用的頻段和波段無線通信的電磁波傳輸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：極長波（極低頻）傳播極長波是指波長為1~10萬公里（頻率為3~30）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。超長波（超低頻）傳播超長波是指波長1千公里至1萬公里（頻率為30~300）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很?。l率為75時衰耗系數(shù)為0.3）對海水穿透能力很強(qiáng)，可深達(dá)100m以上。甚長波（甚低頻）傳播甚長波是指波長10公里~100公里（頻率為3~30）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為10~30，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(jìn)行傳播，距離可達(dá)數(shù)千公里乃至覆蓋全球。長波（低頻）傳播長波是指波長1公里~10公里（頻率為30~300）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）。無線通信的電磁波傳輸無線通信中的電磁波按照其波長的不同具有不無線通信的電磁波傳輸中波（中頻）傳播中波是指波長100米~1000米（頻率為300~3000）的電磁波。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)。短波（高頻）傳播短波是指波長為10米~100米（頻率為3~30）的電磁波。短波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ?，沿空間以直接或繞射方式傳播（空間波）和靠電離層反射傳播（天波）。超短波（甚高頻）傳播超短波是指波長為1米~10米（頻率為30~300）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。無線通信的電磁波傳輸中波（中頻）傳播無線通信的電磁波傳播微波傳播微波是指波長小于1米（頻率高于300）的電磁波。目前又按其波長的不同，分為分米波（特高頻）、厘米波（超高頻）、毫米波（極高頻）和亞毫米波（至高頻）。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(jìn)行?？偟恼f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(tuán)對微波有散射作用。工作頻段：2.4－2.4835、5.725-5.850，屬于微波波段，其電磁波傳播方式主要為微波傳播。無線通信的電磁波傳播微波傳播課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介第二節(jié)天線傳播相關(guān)單位簡介第三節(jié)其他第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介功率單位簡介絕對功率的表示 射頻信號的絕對功率常用、表示，它與、W的換算關(guān)系如下：例如信號功率為xW，利用表示時其大小為：例如：1W等于30，等于0。功率單位簡介絕對功率的表示例如：1W等于30，等于0。功率單位簡介相對功率的表示射頻信號的相對功率常用和兩種形式表示，其區(qū)別在于：是任意兩個功率的比值的對數(shù)表示形式，而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。與的區(qū)別：分貝，衡量的是輸出與輸入的對數(shù)比值大小。＋3就是10倍的2，就是指兩倍大。＋10就是10倍的10，指10倍大。是用來描述功率大小的單位。30個為1瓦。1個毫瓦為0。之所以射頻中功率不用瓦來描述，是因為引入了放大增益這個概念。功率單位簡介相對功率的表示與的區(qū)別：第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介第二節(jié)天線傳播相關(guān)單位簡介第三節(jié)其他第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介天線傳播相關(guān)單位簡介天線和天線增益 天線增益一般由或表示。是指天線相對于無方向天線的功率能量密度之比，是指相對于半波振子（偶極子）的功率能量密度之比，半波振子的增益為2.15，因此02.15。[例1]對于一面增益為16的天線，其增益折算成單位為時，則為18.15（一般忽略小數(shù)位，為18）。

[例2]900天線增益可以為13（15），1800天線增益可以為15（17)。

天線傳播相關(guān)單位簡介天線和天線增益天線傳播相關(guān)單位簡介前后比旁瓣抑制波瓣寬度前后比旁瓣抑制

天線傳播相關(guān)單位簡介前后比旁瓣抑制波瓣寬度天線傳播相關(guān)單位簡介天線的極化天線向周圍空間輻射電磁波，電磁波由電場和磁場構(gòu)成，人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向，一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的。天線傳播相關(guān)單位簡介天線的極化天線傳播相關(guān)單位簡介雙極化把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或

者，把+45°極化和-45°極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線雙極化天線。天線傳播相關(guān)單位簡介雙極化第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介第二節(jié)天線傳播相關(guān)單位簡介第三節(jié)其他第二章射頻常用計算單位簡介第一節(jié)功率單位簡介其他電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量，單位：歐姆，Ω電壓：電位或電位差，單位：伏特，V電流：單位時間內(nèi)通過電路上某一確定點的電荷數(shù)，單位：安培，A電感：線圈環(huán)繞著的東西，通常是導(dǎo)線，由于電磁感應(yīng)的原因，線圈可產(chǎn)生電動勢能，單位：亨利，H電容：一個充電的絕緣導(dǎo)電物體潛在具有的最大電荷率，單位：法拉，F(xiàn)其他電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其課程內(nèi)容

第一章無線通信的基本概念第一章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章常見故障課程內(nèi)容 第一章無線通信的基本概念第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念功率相關(guān)概念

信號的峰值功率、平均功率和峰均比 解釋：很多信號從時域觀測并不是恒定包絡(luò)，而是如下面圖形所示。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%。平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個概率下的峰均比，如9.%,各種概率下的峰均比就形成了曲線（互補(bǔ)累積分布函數(shù)）。 在概率為0.01%處的，一般稱為因子。功率相關(guān)概念

信號的峰值功率、平均功率和峰均比功率相關(guān)概念

增益（）解釋：即放大倍數(shù)，單位可表示為分貝（）。插損（）解釋：當(dāng)某一器件或部件接入傳輸電路后所增加的衰減，單位用表示。

功率相關(guān)概念

增益（）第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念噪聲相關(guān)概念噪聲定義 噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號（各類點頻干擾不是算噪聲）。常見的噪聲有來自外部的天電噪聲，汽車的點火噪聲，來自系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲，晶體管等在工作時產(chǎn)生的散粒噪聲，信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物。噪聲相關(guān)概念噪聲定義噪聲相關(guān)概念相位噪聲 相位噪聲是用來衡量本振等單音信號頻譜純度的一個指標(biāo)，在時域表現(xiàn)為信號過零點的抖動。理想的單音信號，在頻域應(yīng)為一脈沖，而實際的單音總有一定的頻譜寬度，如下面所示。一般的本振信號可以認(rèn)為是隨機(jī)過程對單音調(diào)相的過程，因此信號所具有的邊帶信號被稱為相位噪聲。相位噪聲在頻域的可以這樣定量描述：偏離中心頻率多少處，單位帶寬內(nèi)的功率與總信號功率相比。例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：噪聲相關(guān)概念相位噪聲例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：噪聲相關(guān)概念噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)是用來衡量射頻部件對小信號的處理能力，通常這樣定義：單元輸入信噪比除輸出信噪比，如下圖：對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 及信號的失真，這時噪聲系數(shù)可以用下式表示：表示輸出噪聲功率，表示輸入噪聲功率，G為單元增益。噪聲相關(guān)概念噪聲系數(shù)對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)噪聲相關(guān)概念級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：噪聲相關(guān)概念級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念線性相關(guān)概念信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發(fā)信機(jī)通道，不包括空間段衰落信道）時會有一定程度的失真，失真可以分為線性失真和非線性失真。產(chǎn)生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件，產(chǎn)生非線性失真的主要有一些放大器、混頻器等有源器件。另外射頻通道還會有一些加性噪聲和乘性噪聲的引入。線性相關(guān)概念信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收線性相關(guān)概念線性失真 線性失真又可以分成線性幅度失真和線性相位失真，從頻域可以很方便表示這些失真，如下圖：幅頻特性相頻特性線性相關(guān)概念線性失真幅頻特性相頻特性線性相關(guān)概念非線性失真 非線性失真與線性失真相似，可以分成非線性幅度失真和非線性相位失真，圖形表示如下：線性相關(guān)概念非線性失真線性相關(guān)概念非線性幅度失真 非線性幅度失真常用1壓縮點、三階交調(diào)、三階截止點等指標(biāo)衡量，下面分別討論這三個指標(biāo)。1壓縮點 例如一個射頻放大器，當(dāng)輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關(guān)系，輸入電平增加1，輸出相應(yīng)增加1，增益保持不變，隨著輸入信號電平的增加，輸入電平增加1，輸出將增加不到1，增益開始壓縮，增益壓縮1時的輸入信號電平稱為輸入1壓縮點，這時輸出信號電平稱為輸出1壓縮點。如下圖：線性相關(guān)概念非線性幅度失真1壓縮點線性相關(guān)概念線性相關(guān)概念線性相關(guān)概念三階交調(diào) 三階交調(diào)（雙音三階交調(diào)）是用來衡量非線性的一個重要指標(biāo)，在這里仍以放大器為例來說明三階交調(diào)指標(biāo)。用兩個相隔⊿f，且電平相等的單音信號同時輸入一個射頻放大器，則放大器的輸出頻譜大致如下：三階交調(diào)常用表示，即交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比。線性相關(guān)概念三階交調(diào)三階交調(diào)常用表線性相關(guān)概念三階截止點 任一微波單元電路，輸入雙音信號同時增加1，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物將增加3，而主輸出信號僅增加1（不考慮壓縮），這樣輸入信號電平增加到一定值時，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應(yīng)的輸入信號電平稱為輸入三階截止點，對應(yīng)的輸出信號電平稱為輸出三階截止點。注意：三階截止點信號電平是不可能達(dá)到的，因為在這時早已超過微波單元電路的承受能力。線性相關(guān)概念三階截止點線性相關(guān)概念線性相關(guān)概念第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念第二節(jié)噪聲相關(guān)概念第三節(jié)線性相關(guān)概念第四節(jié)傳輸線相關(guān)概念第五節(jié)下行通道射頻指標(biāo)第六節(jié)上行通道射頻指標(biāo)第三章射頻基本概念辨析第一節(jié)功率相關(guān)概念傳輸線相關(guān)概念特征阻抗 解釋：特征阻抗是微波傳輸線的固有特性，它等于模式電壓與模式電流之比。無耗傳輸線的特征阻抗為實數(shù)，有耗傳輸線的特征阻抗為復(fù)數(shù)。在做射頻板設(shè)計時，一定要考慮匹配問題，考慮信號線的特征阻抗是否等于所連接前后級部件的阻抗。當(dāng)不相等時則會產(chǎn)生反射，造成失真和功率損失。反射系數(shù)(此處指電壓反射系數(shù))可以由下式計算得出：傳輸線相關(guān)概念特征阻抗傳輸線相關(guān)概念 在目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為兩種特性阻抗，一種是50歐姆系統(tǒng)，如軍用的微波、毫米波通訊系統(tǒng)，雷達(dá)，我們目前開發(fā)的蜂窩通訊系統(tǒng)、等； 另一種是75歐姆系統(tǒng)，這種系統(tǒng)相對比較少，如我們目前使用的有線電視系統(tǒng)。傳輸線相關(guān)概念 在目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為兩種特性阻傳輸線相關(guān)概念駐波比 解釋：駐波系數(shù)式衡量負(fù)載匹配程度的一個指標(biāo)，它在數(shù)值上等于：由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是0~1，而駐波系數(shù)的取值范圍是1~正無窮大。射頻很多接口的駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)定小于2.0。駐波比惡化意味著信號反射比較厲害，也就是說負(fù)載和傳輸線的匹配效果比較差。所以在一個系統(tǒng)中，如果駐波比很差，可能會使信號傳輸效果變差，通道增益下降。一個比較典型的例子就是靈敏度問題。傳輸線相關(guān)概念駐波比由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值傳輸線相關(guān)概念回波損耗 回波損耗也是射頻上用得比較多得一個名詞，它和前面得反射系數(shù)、駐波比都是用來反映端口得匹配狀況的?；夭〒p耗表示端口的反射波的功率與入射波功率之比?；夭〒p耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：回波損耗＝20（） 由公式可以計算：回波損耗為26時，對應(yīng)的反射系數(shù)為0.05，駐波比為1.1。由此也可以估計一下，駐波為2時的回波損耗是多少（9.5），也就可以理解對于功放后級的駐波要求為何嚴(yán)格。傳輸線相關(guān)概念回波損耗第三章射頻基本概念辨析第