射频及直放站产品基础知识复习

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=10logmWdBW=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：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。

复习大纲题型：1、选择题：2*10=20分2、填空题：1*15=15分3、判断题：1*10=10分4、简答题：5小题，27分5、综合分析题：3小题，28分第一章：1、掌握自动识别技术概念，常见的自动识别技术。

2、掌握RFID的概念，应用。

RFID一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

门禁卡、身份证、公交卡、食堂卡等3、掌握RFID的基本组成及各部分功能，及其工作流程。

阅读器：负责与电子标签的双向通信，同时接受来自主机的控制指令。

其频率决定频段、功率决定有效距离；电子标签：由IC芯片和无线通信天线组成的超微型小标签，它是射频识别系统真正的数据载体；中间件：……4、掌握中间件的作用。

阅读器协调控制；数据过滤与处理；数据路由与集成；进程管理。

5、掌握RFID的分类（按耦合方式、工作频率、能量供给方式）。

密耦合系统、遥耦合系统、远距离系统；低频、高频、超高频、微波；有源无源半有源。

6、应答器（电子标签）的功能，组成（电子芯片、天线的功能）。

阅读器发出信号，标签接收后，将一部分整流成直流电供自己使用，另一部分被标签内的数据信息调制后反射回阅读器。

电压解调器、调制器、解调器、存储单元。

天线：用来接收阅读器来的信号、并把数据送回；逻辑控制单元：用来译码信号，并按要求送回信号。

7、阅读器的功能阅读器又称读头或读写器，主要负责与电子标签的双向通信，同时接受来自主机的控制指令。

其频率决定频段、功率决定有效距离；第二章1、掌握数字通信模型，RFID通信系统模型。

2、了解通信主要性能指标。

数据传输速率；信道频带宽度；误码率。

3、掌握曼彻斯特码的编码规则、对应编码波形、与NRZ码的关系。

4、掌握密勒码的编码规则、对应编码波形、与NRZ码的关系。

5、了解关于调制的术语及调制的目的。

目的：工作频率越高带宽越大、工作频率越高天线尺寸越小。

6、调制方式有哪几种？RFID最常用的调制方式是？振幅键控、频移键控、相移键控。

一、直放站概述1. 直放站的定义直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。

直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。

直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。

在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。

直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程监控等）、低IP3（无委规定小于-36dBm）、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。

使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。

直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。

它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

2.直放站的种类与类型(1) 移动通信直放站的种类--- 从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站;????--- 从安装场所来分有室外型机和室内型机;????--- 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站; ????? --- 从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。

(2) 移动通信直放站的类型GSM移动通信直放站GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式。

通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。

GSM直放站是为消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。

被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。

射频知识———基本概念和术语一、基础知识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。

5、驻波比（回波损耗）：行驻波状态时，波腹电压与波节电压之比（VSWR）附：驻波比——回波损耗对照表：SWR 1.2 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50回波损耗（dB）21 19 17.6 16.6 15.6 14.06、三阶交调：若存在两个正弦信号ω1和ω2 由于非线性作用将产生许多互调分量，其中的2ω1-ω2和2ω2-ω1两个频率分量称为三阶交调分量，其功率P3和信号ω1或ω2的功率之比称三阶交调系数M3。

即M3 =10lg P3/P1 （dBc）7、噪声系数：一般定义为输出信噪比与输入信噪比的比值，实际使用中化为分贝来计算。

单位用dB。

8、耦合度：耦合端口与输入端口的功率比, 单位用dB。

9、隔离度：本振或信号泄露到其他端口的功率与原有功率之比，单位dB。

10、天线增益（dB）：指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。

一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想各向同性天线均匀辐射场场强E0相比，以功率密度增加的倍数定义为增益。

Ga=E2/ E0211、天线方向图：是天线辐射出的电磁波在自由空间存在的范围。

方向图宽度一般是指主瓣宽度即从最大值下降一半时两点所张的夹角。

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：1.1 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0.3dB/m）对海水穿透能力很强，可深达100m以上。

1.3 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。

1.4 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）。

1.5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。

RF直放站系统1、射频（RF型）直放站又称无线同频中继放大器，是一种工作于同频全双工状态下的线性选频中继放大器，即运用无线方式接收、放大和传输移动通信信号的一种中继增强设备：在下行链路中，直放站通过施主天线在基站所覆盖的现有区域中拾取信号，经选频、低噪放大、滤波和功率放大将数字信号放大后通过重发天线发射到待覆盖区域；在上行链路中，覆盖区域内的移动台（手机）的信号以同样的工作方式、沿相反的路径放大处理后通过重发天线发射回相应基站，从而以双工方式实现基站与手机的通信。

RF型直放机主要应用在将移动通信信号覆盖到阴影区、盲区和封闭区域。

RF直放站系统工作原理模块及功能：施主天线：接收蜂窝基站发射来的信号，进行电磁波与信号转换。

天线本身有18dB以上的增益，将接收来的信号送往主机，将主机放大的上行信号发出去。

一般选用直径为1.2m、1.8m或2.4m的垂直极化N型接口定向抛物面天线(锅/锅型网状天线)。

重发天线：重发天线是将直放站主机送来的信号发送给用户，同时将用户的上行信号接收传输给基站。

根据覆盖区域选择60°、65°、90°或120°的垂直极化N型接口板形天线。

馈线：将信号上下行传输的电缆。

选用7/8”与1/2”同轴电缆。

低噪放大器：低噪声放大器是直放机的前置级。

其噪声系数小，增益高且可调。

低噪声放大器可以在较高的输入电平下工作，并保持良好的线性。

可变衰减器：由电调衰减器实现增益连续调节，调节范围≥40dB。

电调衰减器安装在低噪放大器后面，调节旋钮安装在控制单元。

带通滤波器：级间滤波器和双工滤波器采用带通滤波器，通带宽度为25MHz(或15MHz，10MHz，9MHz等)。

分上行、下行两组频带，分别决定上行链路和下行链路的工作频率。

功率放大器：直放机的核心模块。

包括激励级和末级，直接安装在机箱后壁散热器上。

为了监测放大器的工作状态，功放组件腔体侧壁分别设有功率检波输出口和取样口。

知识点1、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 。

经辐射且，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4πd 2 ，因此，在球面单位面积上的功率应为Pt/4πd 2。

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：P 0= （Pt/4πd 2） *（λ2/4π）= Pt*（λ/4πd ）2通常定义发射功率与接收功率的比值为传播衰耗。

所以自由空间的衰耗值L bs 为：L bs = Pt/P 0=（4πd/λ）2在工程上，传播衰耗常用分贝来表示，即：L bs =10lg （4πd/λ）2=20 lg （4πd/λ）若距离d 的单位为公里（Km ），并将波长λ换算成相对应的频率f ，则当f 的单位为兆赫（MHz ），上面的公式可改写为：L bs （dB ）=32.45+20lgd （Km ）+20lgf （MHz ）从以上公式可以看出，自由空间的传播损耗只与工作频率与传播距离有关。

2、概念辨析：dBm, dBi, dBd, dB, dBcdBmdBm 是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP （功率值/1mw ）。

[例1] 如果发射功率P 为1mw ，折算为dBm 后为0dBm 。

[例2] 对于40W 的功率，按dBm 单位进行折算后的值应为：10lg （40W/1mw)=10lg （40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm 。

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。