射频基础知识讲座

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

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：
17
1dB压缩点
18
三阶交调
• 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，在这里仍以放大器为例来说明三阶交 调指标。用两个相隔⊿f，且电平相等的单音信号同时 输入一个射频放大器，则放大器的输出频谱大致如下：
三阶交调常用dBc表 示，即交调产物与主 输出信号的比。
7
功率单位简介
• 绝对功率的dB表示 • 射频信号的绝对功率常用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 B m 1 0 lo g X 1 1 0 0 m 0 W m W
p d B W 1 0 l o g X 1 W W
频率和波 长
波段代号 L S C
频率范围
1~2GHz 2~4GHz 4~8GHz
波长范围
30~15cm 15~7.5cm 7.5~3.75cm
X
8~13GHz
3.75~2.31cm
Ku
13~18GHz
2.31~1.67cm
K
18~28GHz
1.67~1.07cm
Ka
28~40GHz
1.07~0.75cm
19
三阶截止点
• 任一微波单元电路，输入双音信号同时增 加1dB，输出三阶交调产物将增加3dB，而主输出 信号仅增加1dB（不考虑压缩），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，对应的输 入信号电平称为输入三阶截止点，对应的输出信 号电平称为输出三阶截止点。注意：三阶截止点 信号电平是不可能达到的，因为在这时早已超过 微波单元电路的承受能力。

A＝e· 50 ＝E·λ/π
50
·
73 .13
73 .13
若以dBμv计，则有 A＝E＋20lgλ/π ＋20lg ＝E＋20lg λ/π －1.65（dB
50
7μ3v.）13
＝E＋20lgλ－11.6（dBμv）
对于其它接收天线，只需增加其相对于
半波偶极天线的增益Gr即可
即：A＝E＋20lgλ－11.6＋Gr
Comba Telecom Systems
为满足第三代（3G）蜂窝移动通信技术和业务发展的需求， 中国于2002年对3G系统使用的频谱作出了如下规划： ①第三代公众蜂窝移动通信系统的主要工作频段： 频分双工(FDD)方式：1920~1980 MHz / 2110~2170 MHz；
时分双工(TDD)方式：1880~1920MHz、2010~2025 MHz。
②第三代公众蜂窝移动通信系统的补充工作频段： 频分双工(FDD)方式：1755~1785 MHz / 1850~1880 MHz；
时分双工(TDD)方式：2300~2400MHz，与无线电定位业 务共用，均为主要业务。
Comba Telecom Systems
③IMT-2000的卫星移动通信系统工作频段：1980-2010 MHz / 2170-2200 MHz。
带宽或者提高载噪比来达到。
Comba Telecom Systems
电场强度、电压及功率电平的换算
电场强度是指长度为1m的天线所感应到的电压，以V/m,mV/m或μV/m计。对 半波耦合天线而言，其有效长度为λ/π，故其感应的电压为：
e＝E·λ/π（V） 式中，E为电场强度（V/m）, λ为波长（m） 由于半波偶极天线的阻抗是73.13Ω，而移动通信接收机的输入阻抗通常为 50Ω，在天线与接收机之间需有一个匹配网络，如图所示，此时，接收机的输 入电压A（开路电压）为：

R a t e c h c o n f I d e n t I a l
27
手机PA的用处是将低功率射频信号线 性无失真的放大到一定功率值。 它的主要参数有： 工作频率、带宽 最大线性输出功率（压缩点） 线性放大对输入功率要求 输入、输出需要的匹配阻抗 工作电源及电压、电流的要求 控制信号的形式及要求 噪声特性等等
R a t e c h c o n f I d e n t I a l
21
直接下变频（零中频Zero-IF）接收机
优点：除了没有镜像频率干扰外，还有以下的优点： 容易满足线性动态范围的要求，不需要抑制镜像滤波器，不需要专用的中频滤 波器来选择信道，而只须用低通滤波器来选择信道，并用基带放大器即可，而 这些电路都是很容易集成的。 缺点： 本振泄露 LNA偶次谐波失真干扰 两个频率相近的干扰信号进入LNA，由于LNA的非线性的偶次项引起的差频， 会因为混频器的不理想而直通进入基带造成干扰。 DC-OffSet，使信噪比变差，饱和各级的放大器，引起BER升高。 1/F噪声 有源器件内存在的1/f噪声所着频率的降低而增加，都集中在低频段，它对 混频后的信号产生干扰，降低信噪比。 Near Zero-IF的出现 Si4205
LNA
BPF2
中频 放大
中心频率低， 用来选择信道
BPF2
LO频率和接收的RF信号频率 相差为中频频率
直接下变频（零中频Zero-IF）接收机
BPF1 LNA LPF
LO频率和接收的RF信号频率 相同，即中频为0
R a t e c h c o n f I d e n t I a l
19
超外差式接收机（Heterodyne Receivers）