射频基础知识讲座

●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。

1、射频RF （Radio Frequency ）是指频率较高，可用于发射无线电频率，一般常指几十到几百兆赫的频段，即VHF-UHF 频段。

2、由传输系统引导向一定方向传输的电磁波称为导行波。

3、传输线的几何长度（l ）与其上传输电信号的波长（λ）之比l /λ ，称为传输线的相对长度或者叫电长度。

只要线的几何长度l 与其传输电信号的波长λ可以比拟时（通常为十分之一左右或以上），即可视为长线4、）。

（相应公式dB .1-V 1V lg 20R L += RL= -20log Γ VSWR=min max V V =Γ-Γ+11 5、确定移动通信工作频段可从以下几方面来考虑：①电波传播特性；②环境噪声及干扰的影响；③服务区范围、地形和障碍物影响以及建筑物的渗透性能；④设备小型化；⑤与已经开发的频段的干扰协调和兼容性；⑥用户需求及应用的特点。

1.8GHz 频段安排如下：1710~1725MHz 移动台发 1805~1820MHz 基站发（共15MHz ） 1745~1755MHz 移动台发1840~1850MHz 基站发（共10MHz ）1710~1785MHz 移动台发1805~1880MHz 基站发6、“多址”（Multi Access ）是指在多信道共用系统中，终端用户选择通信对象的传输方式，在陆地蜂窝移动通信系统中，用户可以通过选择“频道”、“时隙”或“PN 码”等多种方式进行选址，它们分别对应地被称为“频分（Frequency Division ）多址”、“时分（Time Division ）多址”和“码分（Code Division ）多址”。

简称FDMA, TDMA 和CDMA.7、Pt （dBm ）=10lg 1mW W ）（m Pt8、No= KT B （W ） No （dBw ）=－174 dBm + 10lgB （G121，C114）9、当编码器每20ms 取样一次，线性预测声域分析抽头为8时，输出260bit ，此时编码速率为260/20=13Kbits/s ，即为全速率信道。

射频微波基础知识射频简称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。

有线电视系统就是采用射频传输方式的。

在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。

在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。

它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。

射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。

2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。

虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。

二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。

从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。

此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。

2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。

地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。

3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。

雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。

4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。

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=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。

射频基础知识第一部分与移动通信相关的射频知识简介 (3)1.1 何谓射频 (3)1.2 无线电频段和波段命名 (3)1.3 移动通信系统使用频段 (3)1.4 第一代移动通信系统及其主要特点 (6)1.5 第二代移动通信系统及其主要特点 (6)1.6 第三代移动通信系统及其主要特点 (6)1.7 何谓“双工”方式？何谓“多址”方式 (7)1.8 发信功率及其单位换算 (7)1.9 接收机的热噪声功率电平 (7)1.10 接收机底噪及接收灵敏度 (8)1.11 电场强度、电压及功率电平的换算 (8)1.12 G网的全速率和半速率信道 (9)1.13 G网设计中选用哪个信道的发射功率作为参考功率 (9)1.14 G网的传输时延，时间提前量和最大小区半径的限制 (9)1.15 GPRS的基本概念 (10)1.16 EDGE的基本概念 (10)第二部分电波传播 (10)2.1 陆地移动通信中无线电波传播的主要特点 (10)2.2 快衰落遵循什么分布规律，基本特征和克服方法 (11)2.3 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 (12)2.4 什么是自由空间的传播模式 (12)2.5 2G系统的宏小区传播模式 (13)2.6 3G系统的宏小区传播模式 (13)2.7 微小区传播模式 (14)2.8 室内传播模式 (16)2.9 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 (17)2.10 全链路平衡和最大允许路径损耗 (19)第三部分电磁干扰 (19)3.1 电磁兼容（EMC）与电磁干扰（EMI） (19)3.2 同频干扰和同频干扰保护比 (20)3.3 邻道干扰和邻道选择性 (21)3.4 发信机的（三阶）互调干扰辐射 (21)3.5 收信机的互调干扰响应 (22)3.6 收信机的杂散响应和强干扰阻塞 (22)3.7 dBc与dBm (22)3.8 宽带噪声电平及归一化噪声功率电平 (23)3.9 关于噪声增量和系统容量 (23)3.10 直放站对基站的噪声增量 (24)3.11 IS-95 CDMA 对 GSM 基站的干扰 (26)3.12 G网与PHS网的相互干扰 (27)3.13 3G系统电磁干扰 (28)3.14 PHS系统与3G系统之间的互干扰 (30)3.15 GSM系统与3G系统之间的互干扰 (31)第一部分与移动通信相关的射频知识简介1.1 何谓射频射频是指该频率的载波功率能通过天线发射出去（反之亦然），以交变的电磁场形式在自由空间以光速传播，碰到不同介质时传播速率发生变化，也会发生电磁波反射、折射、绕射、穿透等，引起各种损耗。

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 。

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：V=V m )sin(0?ω+t =V m )2sin(0?π+ft式中V m (电压最⼤值)=2V e (有效值或V r.m.s.)。

t 为时间（秒），0?为初相。

⼆、对相位的理解1、由电压产⽣的⾓度来看2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0?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。

2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。

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。

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。

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。

射频微波基础知识：基本概念和术语•波器技术第一群（新5G群）全面开放十天射频微波基础知识射频基础知识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。