射频基础知识

第一部分    射频基本概念
第一章      常用概念
一、 特性阻抗
特征阻抗是微波传输线的固有特性,它等于模式电压与模式电流之比。对于TEM波传输线,特征阻抗又等于单位长度分布电抗与导纳之比。无耗传输线的特征阻抗为实数,有耗传输线的特征阻抗为复数。
在做射频PCB板设计时,一定要考虑匹配问题,考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。当不相等时则会产生反射,造成失真和功率损失。反射系数(此处指电压反射系数)可以由下式计算得出:
二、驻波系数
驻波系数式衡量负载匹配程度的一个指标,它在数值上等于:
由反射系数的定义我们知道,反射系数的取值范围是0~1,而驻波系数的取值范围是1~正无穷大。射频很多接口的驻波系数指标规定小于1.5
三、信号的峰值功率
解释:很多信号从时域观测并不是恒定包络,而是如下面图形所示。峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。通常概率取为0.1%
四、功率的dB表示
射频信号的功率常用dBmdBW表示,它与mWW的换算关系如下:
                    dBm=10logmW
                    dBW=10logW
例如信号功率为x W,利用变压器油泵dBm表示时其大小为
五、噪声
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噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号(各类点频干扰不是算噪声)。常见的噪声有来自外部的天电噪声,汽车的点火噪声,来自系统内部的热噪声,晶体管等在工作时产生的散粒噪声,信号与噪声的互调产物。
六、相位噪声
相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标,在时域表现为信号过零点的抖动。理想的单音信号,在频域应为一脉冲,而实际的单音总有一定的频谱宽度,如下页所示。一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程,因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。相位噪声在频域的可以这样定量描述:偏离中心频率多少Hz处,单位带宽内的功率与总信号功率相比。
例如晶体的相位噪声可以这样描述:
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钍燃料偏离中心频率
10Hz
100Hz
1KHz
10KHz
单边相噪
-120dBc/Hz
-130dBc/Hz
-140dBc/Hz
-150dBc/Hz
七、噪声系数
噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力,通常这样定义:单元输入信噪比除输出信噪比,如下图:   
对于线性单元,不会产生信号与噪声的互调产物及信号的失真,这时噪声系数可以用下式表示:
Pno表示输出噪声功率,Pni表示输入噪声功率,G为单元增益。
级联网络的噪声系数公式:

第二章        发信机
一、 发信机简介
发信机实现了将调制信号调制并放大到合适的功率电平,以便于发信天线发射
发信机主要有待调制信号处理部分、调制部分和功放三大部分组成
发信机的核心单元是调制部分
调制部分根据调制方法的差异,可以分为模拟调制、数字调制;幅度调制、频率调制和相位调制
功放部分可以根据导通角不同分为A类、B类、AB类、C类等
二、发信机组成的基本框图
三、发调制部分
发调制可以分为一次变频和两次变频两类。
两次变频是指现在较低的频率上完成调制,在通过混频或倍频变为所需要的频率
一次变频和两次变频相比具有电路设计难度大的劣势,具有成本低的优势
BTS2.0采用了两次变频方案
BTS3.0采用了一次变频方案
四、发信机指标
发信机的指标主要分为三大类:
功率类
频率类
调制类
对于任何发信机,最重要的指标就是发射功率
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对于不同系统的发信机,根据调制方法和协议的不同,测试指标也不尽相同,下面介绍几个典型的指标。
1 邻道泄露
邻道干扰指标是用来衡量发射机的带外辐射特性,定义:邻道功率与主信道功率之比,通常用dBc表示,如下图:
  2、杂散辐射
杂散辐射是指发信机发射的除信号之外的其他信号,它包括谐波分量、寄生辐射、交调产
物、发射机互调产物等。对该指标的规定是为了提高系统的电磁兼容性能,以便与其他系统共存,当然这也保证了系统自身的正常运行。
  3、互调指标
发射机互调指标是来衡量多个发信机在一起工作时的相互干扰情况,设有两个发射机在一起工作,发信机B发射出的信号会经过发射机A的天线耦合至发信机A,从而与发信机A的信号产生交调,该交调称为发信机互调,如下图:

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