射频器件基础知识培训
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射频基础知识培训02
22
无线电波的传播方式
1
2
2
4 3
图示：①直射波 ②反射波 ③ ④绕射（衍射）波
23
无线电波的衰落特性
自由空间的传播损耗
自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收， 也不发生反射、折射、绕射和散射等现象。在下图所示的自由空间中，设在 原点0有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为Pt。能量均匀地分布 在以0点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2 ，因此，在 球面单位面积上的功率应为Pt/4πd2。若接收天线所能接收的在效面积为 A=λ2/4π，则接收机输入功率为：
波长
26
微波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。 目前wlan使用的频段属于微波。 微波的视距传播 微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。 因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是 由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播 到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域 习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装 置才能稳定地接收信号。
例如一个建筑物的高度为１０米，在距建筑物２００米处接 收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场 强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是２１６～２２３兆赫 的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０ 兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。如果 建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米以内，接收 信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说，频率 越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、 越远，影响越小。
位：安培，A • 电感：线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应
无线电波的传播方式
1
2
2
4 3
图示：①直射波 ②反射波 ③ ④绕射（衍射）波
23
无线电波的衰落特性
自由空间的传播损耗
自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收， 也不发生反射、折射、绕射和散射等现象。在下图所示的自由空间中，设在 原点0有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为Pt。能量均匀地分布 在以0点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2 ，因此，在 球面单位面积上的功率应为Pt/4πd2。若接收天线所能接收的在效面积为 A=λ2/4π，则接收机输入功率为：
波长
26
微波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。 目前wlan使用的频段属于微波。 微波的视距传播 微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。 因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是 由空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播 到直接可见的地方。在直视距离内超短波的传播区域 习惯上称为“照明区”。在直视距离内超短波接收装 置才能稳定地接收信号。
例如一个建筑物的高度为１０米，在距建筑物２００米处接 收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物１００米处，接收信号场 强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是２１６～２２３兆赫 的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６分贝，当接收６７０ 兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱２０分贝。如果 建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米以内，接收 信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说，频率 越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、 越远，影响越小。
位：安培，A • 电感：线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应
射频基础知识培训课件知识
功率相关概念
信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR 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肩峰的瞬态功率.通常概率取为0.01%.
功率相关概念
功率相关概念
信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR 解释：平均功率是系统输出的实际功率.在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比,如PAR=9.10.1%,各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）. 在概率为0.01%处的PAR,一般称为CREST因子.
噪声相关概念
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,如下面所示.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.
1dB压缩点 例如一个射频放大器,当输入信号较小时,其输出与输入可以保证线关系,输入电平增加1dB,输出相应增加1dB,增益保持不变,随着输入信号电平的增加,输入电平增加1dB,输出将增加不到1dB,增益开始压缩,增益压缩1dB时的输入信号电平称为输入1dB压缩点,这时输出信号电平称为输出1dB压缩点.如下图：
无线通信的电磁波传输
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.
信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR 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肩峰的瞬态功率.通常概率取为0.01%.
功率相关概念
功率相关概念
信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR 解释：平均功率是系统输出的实际功率.在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比,如PAR=9.10.1%,各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）. 在概率为0.01%处的PAR,一般称为CREST因子.
噪声相关概念
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,如下面所示.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.
1dB压缩点 例如一个射频放大器,当输入信号较小时,其输出与输入可以保证线关系,输入电平增加1dB,输出相应增加1dB,增益保持不变,随着输入信号电平的增加,输入电平增加1dB,输出将增加不到1dB,增益开始压缩,增益压缩1dB时的输入信号电平称为输入1dB压缩点,这时输出信号电平称为输出1dB压缩点.如下图：
无线通信的电磁波传输
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.
射频培训资料1
天线的方向角
如下图所示，当天线正确安装时，水平与地面的 波瓣角度称为水平波束角，垂直于地面的波瓣角 度称为垂直波束角
天线的场图
如有图所示为某天线 的水平场图： （增益单位为：dBi) （增益单位为：dBi) 同相线
天线的场图
如有图所视为同一天线 的垂直场图 （增益单位为：dBi) （增益单位为：dBi)
射频基础知识培训资料( 射频基础知识培训资料(一) (内部讨论稿）
dBm，dBi，dBd，dB，dBc的概念辨析 dBm，dBi，dBd，dB，dBc的概念辨析
dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率 值/1mw ） dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对 值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线， dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为， 表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。 例：GSM900天线增益可以为13dBd（15dBi） dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大 或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）； 但 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说， 甲比乙大6 dB
阻抗的概念
阻抗是指信号电压与信号电流之比，阻抗具有电阻 信号电压与信号电流之比， 信号电压与信号电流之比 分量 R和电抗分量 X，即 Z = R+ j X 。 和电抗分量 ， 总可通过阻抗调试， 在要求的工作频率范围内， 使 总可通过阻抗调试 ， 在要求的工作频率范围内 ， 输入或传输阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧， 从而使得传输或输入阻抗为Z 从而使得传输或输入阻抗为 = R = 50 欧------目前 目前 工程中所涉及的射频传输线路处于良好的阻抗匹配 所必须的。 所必须的。
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。
射频基础知识培训
基于SNR平衡的功控也存在局限性,可能造成正反馈而导致 系统崩溃
为了克服SNR的正反馈而带来的系统不稳定性,可采用功率 平衡与SNR平衡相结合的混合平衡准则
误码率BER平衡准则
对于数字与数据通信系统,往往采用误码率BER作为质量标 准,所以也有人提出以误码率BER平衡作为功控准则
功率控制准则
磁导率有关 金属对手机天线辐射的电磁波有强烈的反射和散射作用,
天线附近的金属会对天线的回波损耗,谐振频率,方向图产 生明显影响 人体对手机天线辐射的电磁波有强烈的吸收作用,会对天 线的TRP（总辐射功率）,TIS（总感应灵敏度）产生明显 影响
第五章 射频测试
频率误差 定义 发射机的频率误差是指测得的实际频率与理论期望的频率
ＣＤＭＡ２０００的数据调制采用ＢＰＳＫ（上行） 和ＱＰＳＫ（下行）；扩频调制方式为ＢＰＳＫ （上行）和ＱＰＳＫ（下行）。
第三章 射频通信系统的功率控制
功率控制的必要性 功率控制准则 功率控制的方法 GSM系统的功率控制 CDMA系统的功率控制
3 4
2 1
功率控制的必要性
引入功率控制的主要目的有:
code patterns区分 一个信道是一个唯一的(一套)code pattern（s)代码
模式
码分多址的形象类比是:在同一个房间的多个用户 同时对话,每个对话者使用不同的语言,只要保证说 话的声音大小一定,通话可以正常进行.
CDMA
Power
当前各个通信系统采用的多址方式
GSM系统采用FDMA和TDMA混合多址方式
多址技术及其优点
什么叫多址方式(Multiple Access)?
多个独立的用户对一个传输媒介的同时、私有的使用
为了克服SNR的正反馈而带来的系统不稳定性,可采用功率 平衡与SNR平衡相结合的混合平衡准则
误码率BER平衡准则
对于数字与数据通信系统,往往采用误码率BER作为质量标 准,所以也有人提出以误码率BER平衡作为功控准则
功率控制准则
磁导率有关 金属对手机天线辐射的电磁波有强烈的反射和散射作用,
天线附近的金属会对天线的回波损耗,谐振频率,方向图产 生明显影响 人体对手机天线辐射的电磁波有强烈的吸收作用,会对天 线的TRP（总辐射功率）,TIS（总感应灵敏度）产生明显 影响
第五章 射频测试
频率误差 定义 发射机的频率误差是指测得的实际频率与理论期望的频率
ＣＤＭＡ２０００的数据调制采用ＢＰＳＫ（上行） 和ＱＰＳＫ（下行）；扩频调制方式为ＢＰＳＫ （上行）和ＱＰＳＫ（下行）。
第三章 射频通信系统的功率控制
功率控制的必要性 功率控制准则 功率控制的方法 GSM系统的功率控制 CDMA系统的功率控制
3 4
2 1
功率控制的必要性
引入功率控制的主要目的有:
code patterns区分 一个信道是一个唯一的(一套)code pattern（s)代码
模式
码分多址的形象类比是:在同一个房间的多个用户 同时对话,每个对话者使用不同的语言,只要保证说 话的声音大小一定,通话可以正常进行.
CDMA
Power
当前各个通信系统采用的多址方式
GSM系统采用FDMA和TDMA混合多址方式
多址技术及其优点
什么叫多址方式(Multiple Access)?
多个独立的用户对一个传输媒介的同时、私有的使用
射频基础知识
36dBμv=-71dBm
如： 0dBμv=0-107= -107dBm
15dBμv=15-107= -92dBm
0dBm=0+107= 107dBμv
15dBm=15+107=122dBμv
射频基础知识培训
先把0dBμv化成（反对数）1μv=0.000001V, 并在50Ω负载上求出功率P=V*V/R 10log(0.000001)*(0.000001)/50=107dBm
射频基础知识培训
光端机中激光器输出光功率一般在0-5dBm，低于-5dBm告 警。接收光功率可达+5dBm，最小接收光功率一般在
-10dBm左右，低于此值便告警，但不等于不工作，低于此 值后输出噪声会大一些，这个门槛的设置是人为的，可 以按照不同的要求去设置，我们要求厂家设置在
-12dBm左右。
射频基础知识培训
G1——直放站施主天线增益（dBi）
G2——基站上行收天线增益（dBi）
LR——空间传输衰减（dB）
LR=32.4+20 log+(MHz)+20 logR(Km)
LS------衰落中值23d
射频基础知识培训
引入噪声= PNo-有效路径损耗
=10logKBT+NF+G-有效路径损耗
=10logKBT+NF+基站和直放站的输出功率差 式中：10logKBT---系统底噪声
射频基础知识培训
4、互调（交调）
由于器件的非线性，当两个或两个以上信号通过时， 信号间相互作用会产生其它信号，这些信号统称为互调 信号。
f= (M*f1 ±Nf2) 或 (Nf2 ± M*f1)
(M、N为整数）
最新射频器件与天馈基础知识..上课讲义精品课件
• 馈线选取
• 常用馈线类型：1/2”、7/8”、5/4”
• 900MHz，馈线长度大于80米采用5/4”馈线，小于80米采用7/8” 馈线
• 1800MHz，馈线长度大于50米采用5/4”馈线，小于50米采用7/8” 馈线
• 馈线弯型曲号曲率不衰宜减过dB/1大00，m，外频导率(M体Hz要) 求接VS地WR(ji弯ē曲 dì半)径良好 生产厂家
射频(shè pín)器件与天馈基础知 识..
第一页，共33页。
目录(mùlù)
• BTS收发信前端系统简介 • 合分路单元(dānyuán) • CDU • SCU • EDU • 室外天馈系统
第二页，共33页。
合分路(fēn lù)单元
• 作用 • 可以使多个发射信号和多个接收信号共用(ɡònɡ yònɡ)一个天
泄漏(xièlòu)电缆
• 用于狭长地带（如隧道，地铁）的无线覆盖(fùgài)，但设备 成本和安装费用较高
Tx/Rx
功分器
双向放大器 双向放大器
图3.2：泄露电缆
第二十四页，共33页。
负载 负载
分布式天线(tiānxiàn)系统的应用
• 三种(sān zhǒnɡ)分布式天线系统各有利弊
第二十五页，共33页。
第二十八页，共33页。
塔放安装(ānzhuāng)注意事项
• KMW CDU后面板开关(kāiguān)设置注意事项
TTAM TTAD
OFF OFF
TTAM TTAD
1 2 3
TTAM TTAD
OFF OFF
TTAM TTAD
1 2 3
T T A M 表 示 "主 收 塔 放 开 关 " T T A D 表 示 "分 集 接 收 塔 放 开 关 " 上 面 两 开 关 :塔 放 电 源 开 关 ,
射频基础知识讲座培训材料
• 收发信机（TRX） • 功放（PA） • 天馈子系统（RFE+
收发信机（TRX）：
有TX、RX、FS三个子模块
TX：
发射链路
RX：
接收链路
FS：
提供本振 专业课
8
基站射频系统的基本组成与架构 TX前向功能框图
TX_IN TX-LO1
SAW Filter TX-LO2
双 工滤 波器
发射 功 率检 测
功 率监 测单 元
(可 选）
RFC M
L NA
4分 路器
TE ST TR X
H PA
TRX
(可 选）
RFC M
95 RFE功专能业课 框图
17
基站射频系统的基本组成与架构
BTM
RPT
DIV
LNA1
ANT
RSM
LNA0
DUP
LPA
PVD
TSM
RMM
3G RFE功专业能课 示意框图 18
• 混频 RF
IF LO
• 滤波
• 频综
• 耦合
• 检测（功率）
专业课
60
射频电路的基本功能部件
• 耦合 ▽微带耦合 ▽同轴耦合 ▽电阻耦合
专业课
61
射频电路的基本功能部件
• 耦合器的主要参数 ▽耦合度 ▽工作频率 ▽阻抗 ▽插损
专业课
TX Freq.(MHz)
869~894
1930~1990
917~960
832~834
838~846
860~870
1840-1870
460~467.5
421.7~430.0
461.3~470.0
489~493.5
收发信机（TRX）：
有TX、RX、FS三个子模块
TX：
发射链路
RX：
接收链路
FS：
提供本振 专业课
8
基站射频系统的基本组成与架构 TX前向功能框图
TX_IN TX-LO1
SAW Filter TX-LO2
双 工滤 波器
发射 功 率检 测
功 率监 测单 元
(可 选）
RFC M
L NA
4分 路器
TE ST TR X
H PA
TRX
(可 选）
RFC M
95 RFE功专能业课 框图
17
基站射频系统的基本组成与架构
BTM
RPT
DIV
LNA1
ANT
RSM
LNA0
DUP
LPA
PVD
TSM
RMM
3G RFE功专业能课 示意框图 18
• 混频 RF
IF LO
• 滤波
• 频综
• 耦合
• 检测（功率）
专业课
60
射频电路的基本功能部件
• 耦合 ▽微带耦合 ▽同轴耦合 ▽电阻耦合
专业课
61
射频电路的基本功能部件
• 耦合器的主要参数 ▽耦合度 ▽工作频率 ▽阻抗 ▽插损
专业课
TX Freq.(MHz)
869~894
1930~1990
917~960
832~834
838~846
860~870
1840-1870
460~467.5
421.7~430.0
461.3~470.0
489~493.5
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作的，射频电子系统的任务之一是与噪声及干 扰作斗争，尽可能减小系统本身产生的噪声， 尽可能在传递信号、处理信号的过程中使信噪 比的恶化降到最小，这是设计射频电子系统首 要考虑的问题。
2020/9/18
射频器件基础知识
10
噪声与干扰
• 噪声可分为自然的和人为的噪声
• 自然噪声有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等
Zo • 定义为射频信号包络的最
大值与射频信号包络的最
小值之比
1
VSWR
1
2020/9/18
射频器件基础知识
7
阻抗匹配
2020/9/18
射频器件基础知识
8
射频电路基础 ——噪声
• 什么是噪声？ • 噪声与干扰 • 噪声因子与噪声系数
2020/9/18
射频器件基础知识
9
什么是噪声？
• 信号中所有的无用成分都称为噪声干扰 • 任何射频电子系统都是在噪声与干扰环境下工
射频器件基础知识
目录
• 射频电路基本概念
• 阻抗 • 噪声 • S参数 • 非线性失真 • 功率
• 射频器件基础知识
（主要功能、关键指标、 内部结构、工作原理）
• 射频放大器 • 射频开关 • 射频衰减器 • 功分器、耦合器 • 环形器、隔离器 • 混频器 • 滤波器
2020/9/18
射频器件基础知识
2020/9/18
射频器件基础知识
14
S参数
• 对N网络进行分析需要常用网络参数。如Z参数，A参数， Y参数，S参数等
• S参数的物理意义最明显，因此分析中使用最广泛 • S参的物理意义在于从某个端口输入一定的功率后在其
他端口引起的输出，实部表示功率电平，虚部表示相位
2020/9/18
射频器件基础知识
4
特征阻抗
• 特征阻抗是微波传输线的固有特性，可以理解 为传输线上入射电压波与入射电流波之比。
• 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。
2020/9/18
射频器件基础知识
5
端口阻抗
• 我们分析阻抗和阻抗匹配问题的目的就在于使电路中 任意一个参考平面向源端和向负载端的阻抗相等，从 而使信号完全通过该参考面，不发生反射。如果对于 某参考面2端阻抗不等则会产生反射现象形成驻波。见 下图：在参考面A处
2
射频电路基础 ——阻抗
• 阻抗的定义 • 特征阻抗 • 端口阻抗 • 反射系数与驻波系数 • 阻抗匹配
2020/9/18
射频器件基础知识
3
阻抗的定义
• 射频电路中阻抗的概念有很多，对于器 件有器件阻抗，对于2端口网络有输入阻 抗和输出阻抗，对于传输线有特性阻抗
2020/9/18
射频器件基础知识
• 人为噪声有交流噪声、感应噪声和接触不良 噪声等
• 干扰一般来自于外部，也分为自然的和 人为的干扰
• 自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰 等
• 人为干扰主要有工业干扰和无线电台干扰
2020/9/18
射频器件基础知识
11
噪声因子与噪声系数
• 噪声系数决定了接收灵敏度的好坏，是用 来衡量射频部件对小信号的处理能力
19
非线性失真的主要指标 ——IMD3
• 三阶交调（IMD3）
• 三阶交调（双音三阶交调）是用来衡量非线 性的一个重要指标
IMD3
三阶交调常用dBc表 示，即交调产物与主 输出信号的比
三阶交调 五阶交调
2020/9/18
射频器件基础知识
20
非线性失真的主要指标 ——IP3、P1dB
• IP3
• 任一微波单元电路，输入信 号增加1dB，输出三阶交调 产物将增加3dB，这样输入 信号电平增加到一定值时， 输出三阶交调产物与主输出 信号相等，这一点称为三阶 截止点
• 射频信号的功率常用dBm、dBW表示， 它与mW、W的换算关系如下：
• 例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大 小为： p ( d ) 1 l x B 1 o 0 0 g m 0
1
• 例如：1W等于30dBm，等于0dBW。
射频器件基础知识
17
线性与非线性
• 线性失真：信号波形的等比例的放大、 缩小、相位移动等变化
• 非线性失真：信号波形的不等比例的放 大、缩小、相位移动等变化
2020/9/18
射频器件基础知识
18
非线性失真的主要指标
• 非线性失真的主要指标
• IMD3 • IP3 • P1dB
2020/9/18
射频器件基础知识
• PndB
• ndB压缩点用来衡量电路输 出功率的能力
• 当输入信号较小时，其输出 与输入可以保证线性关系， 随着输入信号电平的增加， 输入电平增加1dB，输出将 增加不到1dB，增益开始压 缩，增益压缩ndB时的输入 信号电平称为输入ndB压缩 点
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射频电路基础 ——功率
G 1 、 N F 1
G 2 、 N F 2
G n 、 N F n
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射频电路基础 ——S参数
• 射频网络： • S参数 • 2端口网络的S参数
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射频网络
• 射频设计中所指的网络为具有固定输入和输出 关系的一段电路，网络有N个输入输出接口就 叫N端口网络
• 情况1：阻抗连续，没有反射，传输线上各点电压相等， 形成行波
• 情况2：阻抗跳变，发生反射，形成驻波 • 情况3：短路或开路发生全反射
A Zl
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Zo
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反射系数与驻波系数
• 反射系数：
• 定义为反射信号电压电平
与入射信号电压电平之比
A
ZlZo
Zl
Hale Waihona Puke ZlZo• 驻波系数：
•
噪声因子与噪声系数 Nf
• 噪声因子用Nf（或F）表示，定义为：
S in S out N in
N out
即输入信噪比与输出信噪比的比值，表示信噪
比恶化的情况
• 噪声系数用NF表示，定义为：Nd F B 1l0o N g f
• 噪声的级联公式： N 总 N 1 N G 2 1 1 . G 1 G N 2 n . G 1 n 1 . .
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2端口网络的S参数
• S11为放大器的输入 反射系数
• S21为放大器的增益 • S22为放大器的输出
反射系数 • S12为放大器的反向
隔离度
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射频电路基础 ——非线性失真
• 什么是线性失真？ • 什么是非线性失真？ • 非线性失真的主要指标
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噪声与干扰
• 噪声可分为自然的和人为的噪声
• 自然噪声有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等
Zo • 定义为射频信号包络的最
大值与射频信号包络的最
小值之比
1
VSWR
1
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阻抗匹配
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射频电路基础 ——噪声
• 什么是噪声？ • 噪声与干扰 • 噪声因子与噪声系数
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什么是噪声？
• 信号中所有的无用成分都称为噪声干扰 • 任何射频电子系统都是在噪声与干扰环境下工
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目录
• 射频电路基本概念
• 阻抗 • 噪声 • S参数 • 非线性失真 • 功率
• 射频器件基础知识
（主要功能、关键指标、 内部结构、工作原理）
• 射频放大器 • 射频开关 • 射频衰减器 • 功分器、耦合器 • 环形器、隔离器 • 混频器 • 滤波器
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S参数
• 对N网络进行分析需要常用网络参数。如Z参数，A参数， Y参数，S参数等
• S参数的物理意义最明显，因此分析中使用最广泛 • S参的物理意义在于从某个端口输入一定的功率后在其
他端口引起的输出，实部表示功率电平，虚部表示相位
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特征阻抗
• 特征阻抗是微波传输线的固有特性，可以理解 为传输线上入射电压波与入射电流波之比。
• 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。
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端口阻抗
• 我们分析阻抗和阻抗匹配问题的目的就在于使电路中 任意一个参考平面向源端和向负载端的阻抗相等，从 而使信号完全通过该参考面，不发生反射。如果对于 某参考面2端阻抗不等则会产生反射现象形成驻波。见 下图：在参考面A处
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射频电路基础 ——阻抗
• 阻抗的定义 • 特征阻抗 • 端口阻抗 • 反射系数与驻波系数 • 阻抗匹配
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阻抗的定义
• 射频电路中阻抗的概念有很多，对于器 件有器件阻抗，对于2端口网络有输入阻 抗和输出阻抗，对于传输线有特性阻抗
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• 人为噪声有交流噪声、感应噪声和接触不良 噪声等
• 干扰一般来自于外部，也分为自然的和 人为的干扰
• 自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰 等
• 人为干扰主要有工业干扰和无线电台干扰
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噪声因子与噪声系数
• 噪声系数决定了接收灵敏度的好坏，是用 来衡量射频部件对小信号的处理能力
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非线性失真的主要指标 ——IMD3
• 三阶交调（IMD3）
• 三阶交调（双音三阶交调）是用来衡量非线 性的一个重要指标
IMD3
三阶交调常用dBc表 示，即交调产物与主 输出信号的比
三阶交调 五阶交调
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非线性失真的主要指标 ——IP3、P1dB
• IP3
• 任一微波单元电路，输入信 号增加1dB，输出三阶交调 产物将增加3dB，这样输入 信号电平增加到一定值时， 输出三阶交调产物与主输出 信号相等，这一点称为三阶 截止点
• 射频信号的功率常用dBm、dBW表示， 它与mW、W的换算关系如下：
• 例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大 小为： p ( d ) 1 l x B 1 o 0 0 g m 0
1
• 例如：1W等于30dBm，等于0dBW。
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线性与非线性
• 线性失真：信号波形的等比例的放大、 缩小、相位移动等变化
• 非线性失真：信号波形的不等比例的放 大、缩小、相位移动等变化
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非线性失真的主要指标
• 非线性失真的主要指标
• IMD3 • IP3 • P1dB
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• PndB
• ndB压缩点用来衡量电路输 出功率的能力
• 当输入信号较小时，其输出 与输入可以保证线性关系， 随着输入信号电平的增加， 输入电平增加1dB，输出将 增加不到1dB，增益开始压 缩，增益压缩ndB时的输入 信号电平称为输入ndB压缩 点
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射频电路基础 ——功率
G 1 、 N F 1
G 2 、 N F 2
G n 、 N F n
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射频电路基础 ——S参数
• 射频网络： • S参数 • 2端口网络的S参数
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射频网络
• 射频设计中所指的网络为具有固定输入和输出 关系的一段电路，网络有N个输入输出接口就 叫N端口网络
• 情况1：阻抗连续，没有反射，传输线上各点电压相等， 形成行波
• 情况2：阻抗跳变，发生反射，形成驻波 • 情况3：短路或开路发生全反射
A Zl
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Zo
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反射系数与驻波系数
• 反射系数：
• 定义为反射信号电压电平
与入射信号电压电平之比
A
ZlZo
Zl
Hale Waihona Puke ZlZo• 驻波系数：
•
噪声因子与噪声系数 Nf
• 噪声因子用Nf（或F）表示，定义为：
S in S out N in
N out
即输入信噪比与输出信噪比的比值，表示信噪
比恶化的情况
• 噪声系数用NF表示，定义为：Nd F B 1l0o N g f
• 噪声的级联公式： N 总 N 1 N G 2 1 1 . G 1 G N 2 n . G 1 n 1 . .
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2端口网络的S参数
• S11为放大器的输入 反射系数
• S21为放大器的增益 • S22为放大器的输出
反射系数 • S12为放大器的反向
隔离度
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射频电路基础 ——非线性失真
• 什么是线性失真？ • 什么是非线性失真？ • 非线性失真的主要指标
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