RF基础与测量

射频基础与测量

R&S 中国培训中心

?2005

https://www.360docs.net/doc/517763418.html,

主要内容

一、基本理论

o RF基本概念

o RF系统的构成

o调制与解调

二、RF测量

o RF信号的测量

o RF系统的测量

三、测试仪器

培训达到的目的

1.熟悉射频基本概念.

2.了解射频基本测试方法.

3.对测试仪器有一定了解.

通信系统分类

?按传输媒介

1.有线通信系统

2.无线通信系统?按调制方式

1.模拟通信系统

2.数字通信系统

常用的通信系统

音频范围(AF) f<1MHz 射频范围(RF) f<3GHz 微波范围f<40GHz 毫米波范围f>40GHz

什么是RF?

1.RF,radio frequency,主要指发射的无线电波(又称射频) ,应用于无线通信。

2.RF有时称为高频,它是相对于低频而言。

3.RF的用途,主要是迅速而准确地传输信息,以克服距离上的障碍,是无线通信的关键技术,是传输信息的载体。

RF无处不在

RF应用于无线通信

1.AMPS、TACS

2.GSM/EDGE/GPRS

3.CDMA、WCDMA、TD-SCDMA

4.Bluetooth

5.WLAN 802.11a/b/g(Wi-Fi)

6.WIMAX 802.16

7.PHS

8.DECT

9.analog wireless communication,Walkie-talkie

RF信号是模拟的

1.无线数字通信系统采用数字调制方式.

2.无线模拟通信系统采用模拟调制方式.

3.无线通信系统不管是模拟还是数字的,RF信号是模拟的.

常用的微波波段代号

0.375－0.3

80－100

0.3

0.5－0.37560－800.4V 0.75－0.540－600.6U 1.11－0.7527－400.8Ka 1.67－1.1118－271.25K 2.5－1.6712－182Ku 3.75－2.58－123X 7.5－3.754－85C 15－7.52－410S 30－151－222L 波长范围（cm ）

频率范围（GHz

）

标称波长（cm ）

波段代号

波理论

3.当天线可与波长相比拟时,发射效率越高.f

c *λ=1.波长与频率成反比,C 是光速，等于3×108米/秒

2.波具有直射/反射/绕射/衍射特性,频率越高,直射能力越强,频率越低,绕射能力强.

4.RF 是频率很高的波.

常用的工程量纲

功率：1w=103mw=106μw

dBm=10lg(P/1mw)

)

dB=10lg(P/P

ref

电平：1V=103mv=106μv

频率：1kHz=103Hz

1MHz=106Hz

1GHz=109Hz

RF端口阻抗

1.通常RF电缆和端口为50欧姆

2.广播电视同轴电缆为75欧姆

3.当负载阻抗和输出阻抗相等时,能够得到最大功率传输

4.当端口之间阻抗不相等时,信号会发生反射

RF连接头

1. BNC，频率最高2GHz

2. N ，频率最高18GHz

3. SMA ，频率最高24GHz

4. 3.5mm ，频率最高38.8GHz

5. 2.92mm ，频率最高4

6.5GHz

6.Female,阴头或母头；Male,阳头或公头

SMA 阳–SMA 阳

SMA

阴

BNC 阳-BNC 阴

N 阴-N 阴

N 阳-BNC 阴

射频与微波模块、元器件

1.电阻R、电容C、电感L

2.单端口器件（天线、吸收负载）

3.双端口器件（滤波器、衰减器、放大器、移相器）

4.多端口器件（混频器，耦合器，功分器/合路器、隔离器、

双工器）

RF模块/天线

RF 模块/合路器

性能指标：

插入损耗：A 1-B 1带内波动：E 带外抑制：F

端口回波损耗：A 1-C 1隔离度：A 1-D

A 1A 2

RF模块/放大器

1.低噪声放大器（LNA），位于接收机前端。增益

噪声系数

带内失真

2.功率放大器（PA），位于发射机末级。

输出功率

线性度

带外杂散

方向隔离度

RF 模块/滤波器

1.低通滤波器

2.高通滤波器

3.带通滤波器

4.带阻滤波器

A f

0dB

1A f

0dB

A f

波形系数SF 60/3= B 60dB /B 3dB

射频基本知识

引言在进入射频测试前，让我们回顾一下单相交流电的基本知识。一、单相交流电的产生在一组线圈中，放一能旋转的磁铁。当磁铁匀速旋转时，线圈内的磁通一会儿大一会儿小，一会儿正向一会儿反向，也就是说线圈内有呈周期性变化的磁通，从而线圈两端即感生出一个等幅的交流电压，这就是一个原理示意性交流发电机。若磁铁每秒旋转50周，则电压的变化必然也是50周。每秒的周期数称为频率f，其单位为赫芝Hz。103Hz=千赫kHz,，106Hz=兆赫MHz，109Hz=吉赫GHz。b5E2RGbCAP 在示波器上可看出电压的波形呈周期性，每一个周期对应磁铁旋转一周。即转了2π弪，每秒旋转了f个2π，称2πf为ω<常称角频率，实质为角速率）。则单相交流电的表达式可写成：p1EanqFDPw V=Vm=Vm 式中Vm(电压最大值>=Ve(有效值或Vr.m.s.>。t为时间<秒），为初相。二、对相位的理解 1、由电压产生的角度来看 ·设想有两个相同的单相发电机用连轴器连在一起旋转，当两者转轴<磁铁的磁极）

位置完全相同时，两者发出的电压是同相的。而当两者转轴错开角度时，用双线示波器来看，两个波形在时轴上将错开一个角度；这个角度就叫相位角或初相。相位领先为正，滞后为负。DXDiTa9E3d ·假如在单相发电机上再加一组线圈，两组线圈互成90°<也即两电压之间相位差 90°），即可形成两相电机。假如用三组线圈互成120°<即三电压之间，相位各差120°）即可形成三相电机。两相电机常用于控制系统，三相电机常用于工业系统。RTCrpUDGiT 2、同频信号<电压）之间的叠加当两个电压同相时，两者会相加；而反相时，两者会抵消。也就是说两者之间为复数运算关系。若用方位平面来表示，也就是矢量关系。矢量的模值<幅值）为标量，矢量的角度为相位。5PCzVD7HxA 虽然人们关心的是幅值，但运算却必须采用矢量。虽然一般希望信号相加，但作匹配时，却要将反射信号抵消。三、射频交流电的频率为50Hz时，称为工频。20Hz到20kHz为音频，20kHz以上为超声波，当频率高到100 kHz以上时，交流电的辐射效应显著增强；因此100 kHz以上的频率泛称射频。有时会以3 GHz为界，以上称为微波。常用频段划分见附录。jLBHrnAILg

射频基础知识点

一、频谱分析仪部分什么是频谱分析仪? 频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪。频谱仪工作原理输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振(LO)信号混频将输入信号转换到中频(IF)。LO的频率由扫频发生器控制。随着LO频率的改变，混频器的输出信号(它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，)由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。输入衰减器保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。混频器完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。在低频段(<3G Hz)利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段(>3GHz)利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。本振(LO) 它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。其频率稳定度锁相于参考源。扫频发生器除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号，然后重复这个扫描不断更新迹线。扫频宽度(Span)是从左fstart到右fstop10格的频率差，例如：Span=1MHz,则100kHz/div.

射频基础知识培训

射频基础知识培训 1、无线通信基本概念利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称之为无线电通信（Wireless Communication），也称之为无线通信。利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广播和电视节目等通信业务。目前无线通信使用的频率从超长波波段到亚毫米波段（包括亚毫米波以下），以至光波。无线通信使用的频率范围和波段见下表1-1 表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段

由于种种原因，在一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），具体如表1 - 2所示表1-2 无线通信使用的电磁波的频率范围和波段

无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点，下面按波长分述如下：极长波（极低频ELF）传播极长波是指波长为1~10万公里（频率为3~30Hz）的电磁波。理论研究表明，这一波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小。 1.2超长波（超低频SLF）传播超长波是指波长1千公里至1万公里（频率为30~300Hz）的电磁波。这一波段的电磁波传播十分稳定，在海水中衰耗很小（频率为75Hz时衰耗系数为m）对海水穿透能力很强，可深达100m以上。甚长波（甚低频VLF）传播甚长波是指波长10公里~100公里（频率为3~30kHz）的电磁波。无线通信中使用的甚长波的频率为10~30kHz，该波段的电磁波可在大地与低层的电离层间形成的波导中进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。长波（低频LF）传播长波是指波长1公里~10公里（频率为30~300kHz）的电磁波。其可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。中波（中频MF）传播中波是指波长100米~1000米（频率为300~3000kHz）的电磁波。中波可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。中波沿地表面传播时，受地表面的吸收较长波严重。中波的天波传播与昼夜变化有关。短波（高频HF）传播短波是指波长为10米~100米（频率为3~30MHz）的电磁波。短波可沿地表面传播（地波），沿空间以直接或绕射方式传播（空间波）和靠电离层反射传播（天波）。超短波（甚高频VHF）传播

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： z1 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dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下： dBm=10logmW dBW=10logW 例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为五、噪声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：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：

射频(RF)基础知识

●什么是RF？答：RF 即Radio frequency 射频，主要包括无线收发信机。 2. 当今世界的手机频率各是多少（CDMA，GSM、市话通、小灵通、模拟手机等）？答：EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz； CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。 3. 从事手机Rf工作没多久的新手，应怎样提高？答：首先应该对RF系统(如功能性)有个系统的认识，然后可以选择一些芯片组，研究一个它们之间的连通性(connectivities among them)。 ● 4. RF仿真软件在手机设计调试中的作用是什么？答：其目的是在实施设计之前，让设计者对将要设计的产品有一些认识。 5. 在设计手机的PCB时的基本原则是什么？答：基本原则是使EMC最小化。 6. 手机的硬件构成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU，这里的ABB、DBB和PMU等各代表何意？答：ABB是Analog BaseBand， DBB是Ditital Baseband，MCU往往包括在DBB芯片中。 PMU是Power Management Unit,现在有的手机PMU和ABB在一个芯片上面。将来这些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都会集成到一个芯片上以节省成本和体积。 7. DSP和MCU各自主要完成什么样的功能？二者有何区别？答：其实MCU和DSP都是处理器，理论上没有太大的不同。但是在实际系统中，基于效率的考虑，一般是DSP处理各种算法，如信道编解码，加密等，而MCU处理信令和与大部分硬件外设（如LCD等）通信。 8. 刚开始从事RF前段设计的新手要注意些什么？答：首先，可以选择一个RF专题，比如PLL，并学习一些基本理论，然后开始设计一些简单电路，只有在调试中才能获得一些经验，有助加深理解。 9. 推荐RF仿真软件及其特点？答：Agilent ADS仿真软件作RF仿真。这种软件支持分立RF设计和完整系统设计。详情可查看Agilent网站。 10. 哪里可以下载关于手机设计方案的相应知识，包括几大模快、各个模块的功能以及由此对硬件的性能要求等内容？答：可以看看https://www.360docs.net/doc/517763418.html,和https://www.360docs.net/doc/517763418.html,，或许有所帮助。关于TI的wireless solution,可以看看https://www.360docs.net/doc/517763418.html,中的wireless communications.

射频开关基础知识详细讲解

射频开关基础知识详细讲解射频和微波开关可在传输路径内高效发送信号。此类开关的功能可由四个基本电气参数加以表征。虽然多个参数与射频和微波开关的性能相关，然而以下四个由于其相互间较强的相关性而被视为至关重要的参数：隔离度，插入损耗，开关时间，功率处理能力。隔离度即电路输入端和输出端之间的衰减度，是衡量开关截止有效性的指标。插入损耗（也称传输损耗）为开关处于导通状态下时损耗的总功率。由于插入损耗可直接导致系统噪声系数的增大，因此对于设计者而言，插入损耗是最为关键的参数。开关时间是指开关从“导通”状态转变为“截止”状态以及从“截止”状态转变为“导通”状态所需要的时间。该时间上可达高功率开关的数微秒级，下可至低功率高速开关的数纳秒级。开关时间的最常见定义为自输入控制电压达到其50%至最终射频输出功率达到其90%所需的时间。此外，功率处理能力定义为开关在不发生任何永久性电气性能劣化的前提下所能承受的最大射频输入功率。

图示为使用12个不同SMA母同轴连接器的单刀十二掷机电式开关一例射频和微波开关可分为机电式继电器开关以及固态开关两大类。这些开关可设计为多种不同构型——从单刀单掷到可将单个输入转换成16种不同输出状态的单刀十六掷，或更多掷的构型。切换开关为一种双刀双掷构型的开关。此类开关具有四个端口以及两种可能的开关状态，从而可将负载在两个源之间切换。机电式继电器开关的插入损耗较低（《0.1dB），隔离度较高（》 85dB），且可以毫秒级的速度切换信号。此类开关的主要优点在于，其可在直流~毫米波（》50 GHz）频率范围内工作，而且对静电放电不敏感。此外，机电式继电器开关可处理较高的功率水平（达数千瓦的峰值功率）且不发生视频泄漏。

射频基础知识点

一、频谱分析仪部分什么是频谱分析仪？频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪。中频谱仪工作原理输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振（L0）信号混频将输入信号转换到中频（IF）。LO的频率由扫频发生器控制。随着LO频率的改变，混频器的输出信号（它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，）由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。输入衰减器保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差；保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。混频器完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。在低频段（＜3GHz）利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰；在高频段（＞3GHz）利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。本振（L0）它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。其频率稳定度锁相于参考源。扫频发生器除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号，然后重复这个扫描不断更新迹线。扫频宽度（Span）是从左fstart到右fstopIO格的频率差，例如：

射频基础知识知识讲解

第一部分射频基础知识目录第一章与移动通信相关的射频知识简介 (1) 1.1 何谓射频 (1) 1.1.1长线和分布参数的概念 (1) 1.1.2射频传输线终端短路 (3) 1.1.3射频传输线终端开路 (4) 1.1.4射频传输线终端完全匹配 (4) 1.1.5射频传输线终端不完全匹配 (5) 1.1.6电压驻波分布 (5) 1.1.7射频各种馈线 (6) 1.1.8从低频的集中参数的谐振回路向射频圆柱形谐振腔过渡 (9) 1.2 无线电频段和波段命名 (9) 1.3 移动通信系统使用频段 (9) 1.4 第一代移动通信系统及其主要特点 (12) 1.5 第二代移动通信系统及其主要特点 (12) 1.6 第三代移动通信系统及其主要特点 (12) 1.7 何谓“双工”方式？何谓“多址”方式 (12) 1.8 发信功率及其单位换算 (13) 1.9 接收机的热噪声功率电平 (13) 1.10 接收机底噪及接收灵敏度 (13) 1.11 电场强度、电压及功率电平的换算 (14) 1.12 G网的全速率和半速率信道 (14) 1.13 G网设计中选用哪个信道的发射功率作为参考功率 (15) 1.14 G网的传输时延，时间提前量和最大小区半径的限制 (15)

1.15 GPRS的基本概念 (15) 1.16 EDGE的基本概念 (16) 第二章天线 (16) 2.1天线概述 (16) 2.1.1天线 (16) 2.1.2天线的起源和发展 (17) 2.1.3天线在移动通信中的应用 (17) 2.1.4无线电波 (17) 2.1.5 无线电波的频率与波长 (17) 2.1.6偶极子 (18) 2.1.7频率范围 (19) 2.1.8天线如何控制无线辐射能量走向 (19) 2.2天线的基本特性 (21) 2.2.1增益 (21) 2.2.2波瓣宽度 (22) 2.2.3下倾角 (23) 2.2.4前后比 (24) 2.2.5阻抗 (24) 2.2.6回波损耗 (25) 2.2.7隔离度 (27) 2.2.8极化 (29) 2.2.9交调 (31) 2.2.10天线参数在无线组网中的作用 (31) 2.2.11通信方程式 (32) 2.3．网络优化中天线 (33) 2.3.1网络优化中天线的作用 (33) 2.3.2天线分集技术 (34) 2.3.3遥控电调电下倾天线 (1) 第三章电波传播 (3) 3.1 陆地移动通信中无线电波传播的主要特点 (3) 3.2 快衰落遵循什么分布规律，基本特征和克服方法 (4)