RF的常用基本概念计算及相关知识
射频与微波的基本概念
射频与微波的基本概念
射频(RF)和微波(Microwave)是电磁波的一部分，它们在频率上分别处于3 kHz 至300 GHz和300 MHz至300 GHz之间。
射频和微波是广泛应用于通信、雷达、卫星、无线电调制解调器、无线电发射和接收设备等领域的电磁波。
射频和微波是无线电波的特殊类型，具有以下特征：
1. 高频：射频和微波的频率非常高，通常比较可见光的频率高数百万倍甚至更高。
2. 高速：射频和微波在空气和真空中的传输速度几乎达到光速。
3. 无线传输：射频和微波可以在不依赖传输媒介的情况下在空气、真空和其他透明材料中传输。
4. 强穿透能力：射频和微波可以穿透某些材料和物体，这使得它们在通信和雷达等领域中得到广泛应用。
射频和微波的应用非常广泛，例如在移动通信领域中，射频和微波被用于发送和接收无线信号。
在卫星通信中，射频和微波作为数据传输和信号接收的媒介。
在
雷达中，利用射频和微波来探测目标物体的距离和速度。
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。
RF 基础知识
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38
数字中频方案
第一次混频后的信号经放大直接进行A/D变换， 然后采用两个正交的数字正弦信号作本振，采 用数字相乘和滤波后得到基带信号。
优点：处理灵活
缺点：对A/D要求高：速度、分辨率(量化噪声)、动态范 围、线性度
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39
低噪声放大器(Low Noise Amplifier)的特点
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43
混频器的性能指标
(5)口间隔离 本振向射频泄漏：影响LNA工作，甚至通过天线辐射; 射频向本振泄漏：强干扰信号影响本振，出现频率牵引; 本振向中频泄漏：使中频放大器过载;
等指标衡量，下面分别讨论这三个指标。
•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
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4
通信系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组成
30.07.2021
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5
无线通信使用的频率和波段
• 无线电波波段划分
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6
• 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），
频率和波 长
波段代号 L S C
频率范围
1~2GHz 2~4GHz 4~8GHz
(3)线性范围 混频器对输入小信号而言，是线性网络，随着信号的
增加会出现非线性失真。 指标: 1dB压缩点 ·三阶互调截点 ·线性动态范围
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IIP2：Input two tone 2nd order intercept point 输入双音二阶交调点 OIP2：Output two tone 2nd order intercept point 输出双音二阶交调点 IIMMD22：输Th出e 功d率if和feIrMe2n之ce差s between output power and
IMD 3 (dBc)
IIP3(dBm)
Slope=3
图中，蓝色线表 示基波成分，斜 率为1；绿色线表 示三阶交调分 量，斜率为3。
虚线为实现线性 部分的延伸
Pin(dBm)
Pout(dBm) OIP2(dBm)
P1dB (dBm) Slope=1
G(dB)
IMD 2 (dBc)
IM2(dBm)
Slope=2
的，是用功率检测电平控制压控衰减器实 现的。
IP3定义
非线性器件IP3的定义为：在非线性器件输入端，加等幅、 不同频率（、）的双音信号，由于器件的非线性，非线 性器件的输出信号中有三阶交调分量、产生。输入信号 功率增加1dB，输出信号中三阶交调分量、功率增加3dB。 在对数坐标中，以X轴作为输入信号功率，Y轴作为输出 信号功率，延长输出信号中基波分量、三阶交调分量、 的线性部分，两线会交于一点。该点在X轴上的坐标值称 为IIP3，在Y轴上的坐标值称为OIP3。
伪动态范围计算2
因为Pin,MIN = F+SNRmin 所以SFDR= ( 2 PIIP3 +F )/3-(F+SNRmin)
=2 ( PIIP3 -F )/3-SNRmin
射频技术(RF)
射频技术的概念 射频技术在物流管理中的应用 射频识别技术（RFID）
射频技术的概念
• 射频技术（Radio Frequency）的基本原理 是电磁理论。射频系统的优点是不局限于 视线，识别距离比光学系统远，射频识别 卡具有可读写能力，可携带大量数据，难 以伪造，且有智能。
RFID技术的基本工作原理 RFID技术的基本工作原理
• RFID技术的基本工作原理并不复杂： 标签进入磁场后，接收解读器发出的射 频信号，凭借感应电流所获得的能量发 送出存储在芯片中的产品信息 （Passive Tag，无源标签或被动标 签），或者由标签主动发送某一频率的 信号（Active Tag，有源标签或主动标 签），解读器读取信息并解码后，送至 中央信于物料跟踪、运载工具和货架识别 等要求非接触交换和采集的场合，由于RF 标签具有可读写能力，对于需求频繁改变 数据能容的场合尤为适用。
射频识别技术（RFID）的概念 射频识别技术（RFID）的概念
• 射频识别即RFID （Radio Frequency IDentification）技术，又 称电子标签、无线射频 识别，是一种通信技术， 可通过无线电讯号识别 特定目标并读写相关数 据，而无需识别系统与 特定目标之间建立机械 或光学接触。
RFID技术简介 RFID技术简介
• RFID是RadioFrequencyIdentification的缩 写，即无线射频识别，俗称电子标签。 • RFID射频识别是一种非接触式的自动识别 技术，它通过射频信号自动识别目标对象并 获取相关数据，识别工作无需人工干预，可 工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高 速运动物体并可同时识别多个标签，操作快 捷方便。 RFID是一种简单的无线系统， 只有两个基本器件，该系统用于控制、检测 和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器） 和很多应答器（或标签）组成。
RF基本概念
dBmdBm是一个表示功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
如果功率40W，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=46dBm。
dBdB是一个表示相对值的值，即表示两个功率之间之差。
公式为10lg（甲功率/乙功率）如果甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。
也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。
40W功率对应46dBm，则43dBm就是20W，49dBm就是80W。
dBi 和dBddBi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。
dBcdBc也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。
一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。
在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
1、功率/电平（dBm）：放大器的输出能力，一般单位为w、mw、dBm注：dBm是取1mw作基准值，以分贝表示的绝对功率电平。
换算公式：电平（dBm）=10lgw5W → 10lg5000=37dBm10W → 10lg10000=40dBm20W → 10lg20000=43dBm从上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加3dBm2、增益（dB）：即放大倍数，单位可表示为分贝（dB）。
即：dB=10lgA（A为功率放大倍数）3、插损：当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减，单位用dB表示。
4、选择性：衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。
-3dB带宽即增益下降3dB时的带宽，-40dB、-60dB同理。
RF基本概念
RF基本概念培训教材基本概念Radio Frequency ，简称RF。
射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
1．频率：一个信号在一秒周期内循环的次数。
2．微波：微波具有很高的频率，在一秒周期内有1G~2G的循环。
3．滤波器：需要的波可以通过，不需要的波滤掉。
4．双工器：双工器包含两个连接在一起的滤波器，这两个滤波器有一个公共的端口，叫天线端。
它们的功能也不同，一个传输信号，一个接受信号，两个滤波器的响应在频率上很接近，因此一个必须抑制另一个滤波器的信号。
5．插损：有多少功率损失在装置中。
6．回损：损耗在装置中产生的回波。
7．为什么校准？排除网络分析仪的误差，了解电缆的性能是否良好以及各种未知情况，消除系统误差。
8．何时校准？测试新产品之前或检查出系统误差较大的时候。
9．如何判断校验是否成功？Channel 1. S11或S22,Channel 2. S21,看系统匹配S21是否>-0.005dB,S11和S22是否当你校验好之后，将双阴连接，再接你使用的负载，看测量值回波损耗是否11．网络分析仪的电缆每天要清洁，减少误差。
你每天使用的连接件也必须每天用酒精和棉签清洁，同样是为了减少误差。
12．带内波动：通带内最差的插损减去最小的插损。
（数值都是用绝对值） 13．滤波器最好的插损可能在哪里？在通带的中间位置。
14．调试螺钉的作用：调谐螺钉：顺时针旋转，频率向低端偏移。
逆时针旋转，频率向高端偏移。
耦合螺钉：顺时针旋转，将通带频率增宽。
逆时针旋转，将通带频率变窄。
TuningRX：接受端 TX：发射端Attenuation: 在某特定频率范围内，滤波器可大量削弱信号程序：一．校验使用响应校验方式对记录本进行校验，使用完全双端口校验方式对其它记录本进行校验。
在每个班的开始用每台网络分析仪测试参考产品，确保全部网络分析仪工作正常。
射频基础知识知识讲解
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)3.3 慢衰落遵循什么分布规律，基本特征及对⼯程设计参数的影响 (4) 3.4 什么是⾃由空间的传播模式 (5)3.5 2G系统的宏⼩区传播模式 (5)3.6 3G系统的宏⼩区传播模式 (6)3.7 微⼩区传播模式 (6)3.8 室内传播模式 (9)3.9 接收灵敏度、最低功率电平和⽆线覆盖区位置百分⽐的关系 (10) 3.10 全链路平衡和最⼤允许路径损耗 (11)第四章电磁⼲扰 (12)4.1 电磁兼容（EMC）与电磁⼲扰（EMI） (12)4.2 同频⼲扰和同频⼲扰保护⽐ (13)4.3 邻道⼲扰和邻道选择性 (14)4.4 发信机的（三阶）互调⼲扰辐射 (15)4.5 收信机的互调⼲扰响应 (15)4.6 收信机的杂散响应和强⼲扰阻塞 (15)4.7 dBc与dBm (16)4.8 宽带噪声电平及归⼀化噪声功率电平 (16)4.9 关于噪声增量和系统容量 (17)4.10 直放站对基站的噪声增量 (17)4.11 IS-95 CDMA 对 GSM 基站的⼲扰 (19)4.12 G⽹与PHS⽹的相互⼲扰 (20)4.13 3G系统电磁⼲扰 (22)4.14 PHS系统与3G系统之间的互⼲扰 (24)4.15 GSM系统与3G系统之间的互⼲扰 (25)第五章室内覆盖交流问题应答 (12)5．1、⽬前GSM室内覆盖⽆线直放站作信源站点数量达60%，WCDMA的建设中，此类站点太多将导致⽹络上⾏噪声被直放站抬⾼，请问怎么考虑？5.2、⾼层窗边的室内覆盖信号场强难以做到主导，⽽室内窗边将是数据业务需求的⾼发区域，室内窗边的⾼速速率如何保证？5.3、有⼚家建议室内覆盖不⽤⼲放，全⽤⽆源覆盖分布，我们如何考虑？5.4、室内覆盖中，HSDPA引⼊后，有何新要求？5.5、系统引⼊多载频对室内覆盖的影响？5.6、上、下⾏噪声受限如何考虑？5.7、室内覆盖时延分集增益。
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OIP3(dBm) P1dB (dBm) Slope=1
P1dB (dBm)
Slope=1
G(dB)
IMD 3 (dBc)
IMD 2 (dBc)
各参数之间的数学关系 1
Pout(dBm)=Pin(dBm)+G(dB) OIP3(dBm)=IIP3(dBm) +G(dB) OIP3(dBm)= Pout(dBm)+IMD3(dBc)/2 IM3(dBm)=3Pin(dBm)- 2IIP3(dBm) +G(dB) = 3Pout(dBm)-2 OIP3(dBm)
动态范围的定义
定义
Pin,max:电路可以承受的最大输入电平； Pin,min：电路所保证正常的信号质量的最小输入电 平； －在不同的应用中有不同的量化
伪动态范围示意图
Pin,min:灵敏度； Pin,max：在双音测量 IM3(<噪底)中最大输入 电平。
伪动态范围计算1
PIIP3=Pin+(Pout-PIM,out)/2 因为Pout=Pin+G和PIM,out=PIM,in+G PIIP3=Pin+(Pin - PIM,in)/2= (3Pin -PIM,in )/2 所以Pin = ( 2 PIIP3 +PIM,in )/3
灵敏度（Sensitivity）
定义 计算
灵敏度定义
灵敏度：输出信噪比可接受的系统可以接受 到的最小信号。
灵敏度计算
因为
Psig:带内的每个频点的输入信号功率 PRS:带内的每个频点源阻抗噪声
所以
平坦的信道内的灵敏度
Pin,min:B内的总的最小的输入功率
共轭匹配情况下的具体灵敏度计算
示意图
输入噪底＝输出噪底－G
带外抑制（outband rejection）
定义
带外抑制是表征滤波器带的信号，同时抑制 带外所有信号的性能。这个特性正比于系统的 信噪比及误码率（BER）。系统测量带外抑制 的能力直接取决于系统的动态范围指标。
P-1dB点(增益压缩)
P-1dB点是输入信号变化1dB，输出信号也 变化1dB，当输入信号变化1dB 是的输出 信号有很小变化时的输入信号的大小。
ACPR
ACPR-Adjacent channel power rejection 邻道功率抑制
ACPR来源
互调intermodulation
面临的问题
导致更高的带内噪声 邻道信号功率的泄漏－降低了邻道信噪比
CDMA ACPR
测试1.23MHz 带宽内的频 谱 测量下一个 邻道的上下 ACPR(dBc)=带内的总功率/邻道功率 边带 （885MHz）
现在Pin,MAX是当PIM,in =F（输入噪底）可以得到的， 则Pin,MAX = ( 2 PIIP3 +F )/3 这里的F=-174dBm＋NF+10logB (-174dBm室温下的热噪声)
伪动态范围计算2
因为Pin,MIN = F+SNRmin 所以SFDR= ( 2 PIIP3 +F )/3-(F+SNRmin) =2 ( PIIP3 -F )/3-SNRmin
不同频率（、）的双音信号，由于器件的非线性，非线 性器件的输出信号中有三阶交调分量、产生。输入信号 功率增加1dB，输出信号中三阶交调分量、功率增加3dB。 在对数坐标中，以X轴作为输入信号功率，Y轴作为输出 信号功率，延长输出信号中基波分量、三阶交调分量、 的线性部分，两线会交于一点。该点在X轴上的坐标值称 为IIP3，在Y轴上的坐标值称为OIP3。
P-1dB点(增益压缩)
因为
所以
P-1dB点示意图
很多电路，如果α3<0 ，输出会发现压缩和 饱和。
P-1dB点与ALC起控点的区别
P-1dB点是器件特性 ALC起控点是对于有放大模块的保护作用 的，是用功率检测电平控制压控衰减器实 现的。
IP3定义
非线性器件IP3的定义为：在非线性器件输入端，加等幅、
各参数之间的数学关系2
OIP2(dBm)=IIP2(dBm) +G(dB) OIP2(dBm)= Pout(dBm)+IMD2(dBc) IM2(dBm)=2Pin(dBm)- IIP2(dBm) +G(dB件的输出信号Pout比P1dB小10dB时 （OIP3一般比P1dB大10～20dB），根据式 （3-8）可知，IMD3在40～60dBc之间。 当某器件的输出信号Pout比P1dB小20dB时 （OIP3一般比P1dB大10～15dB），根据 式（3-8）可知，IMD3在60～80dBc之间。
非线性器件的IP3、IM3及相 关参数2
IM3：3rd order two tone intermodulation product 双音互调三阶产物 IMD3：The differences between output power and IM3 输出功率和IM3之差 IM2：2nd order two tone intermodulation product 双音互调二阶产物 IIP2：Input two tone 2nd order intercept point 输入双音二阶交调点 OIP2：Output two tone 2nd order intercept point 输出双音二阶交调点 IMD2：The differences between output power and IM2 输出功率和IM2之差
应用
对于RF Amplifier、Mixer、Attenuator等非 线性器件，OIP3一般比P1dB大10～15dB, OIP2一般比OIP3大几十dB。
IM3、IIP3、OIP3、G、P1dB 等参数之间的关系
Pou t(dBm) OIP2(dBm) 图中，蓝色线表 示基波成分，斜 率为1；绿色线表 示三阶交调分 量，斜率为3。 虚线为实现线性 部分的延伸 Pin(dBm) IIP3(dBm) IM3(dBm) Slope=3 IM2(dBm) Slope=2 G(dB) Pou t(dBm) 图中，蓝色线 表示基波成 分，斜率为1； 绿色线表示二 阶交调分量， 斜率为2。 虚线为实现线性 部分的延伸 Pin(dBm) IIP2(dBm)
非线性器件的IP3、IM3及相 关参数 1
Pin：Input power 输入功率 Pout：Output power 输出功率 G：Gain 增益 P1dB：1dB compression point 1dB压缩点 IIP3：Input two tone 3rd order intercept point 输入双音三阶交调点 OIP3：Output two tone 3nd order intercept point 输出双音三阶交调点
实例
RF的常用基本概念及计算方法
培训的内容
概念 计算 举例 试题
常用基本概念
动态范围 灵敏度 带外抑制 P-1dB点 非线性器件的IP3、IM3及相关参数 ACPR
动态范围（Dynamic Range ）
动态范围定义 伪动态范围 伪动态范围示意图 伪态范围计算