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几种常见的射频电路类型及主要指标1 低噪声放大器（LNA）LNA是一种特殊的放大器，主要用于射频接收机前端，将天线接收的信号以小的噪声和大的增益进行放大，对提高接收信号质量，降低噪声干扰，提高接收灵敏度有着极其重要的意义，它的性能好坏关系到整个通信系统的质量。
低噪声放大器的主要指标有：噪声系数（NF）、增益（Gain）、输入输出阻抗匹配程度（S11、S22、输入输出回波损耗或输入输出VSWR）、线性性能（三阶交调点和1dB压缩点）、反向隔离（S12）等。
由于LNA位于邻近天线的最前端，它的性能好坏会直接影响接收机接收信号的质量。
为了保证经天线接收的信号能在接收机的最后一级得到恢复，LNA需要在放大信号的同时产生尽可能低的噪声和失真。
因此，在生产测试中，我们主要关注LNA的增益和噪声系数这两个参数。
2 射频功率放大器（PA）射频功率放大器用于发射机的末级，它将已调制的频带信号放大到所需要的功率值，送到天线中发射，保证在一定区域内的接收机可以收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
不同的应用场合对发射功率的大小要求不一，如移动通信基站的发射功率可达上百瓦，卫星通信的发射功率可达上千瓦，而便携式无线通信设备却只需几十毫瓦到几百毫瓦。
射频功率放大器的主要指标有工作频段、输出功率、功率增益和增益平坦度、噪声系数、输入输出驻波比、输入输出三阶交调点、邻道功率比、效率等。
与低噪声放大器相比，射频功率放大器除了要满足一定的增益、驻波比、带宽，还要有高的输出功率和转换效率及小的非线性失真。
3 射频滤波器射频滤波器主要用于滤去不需要的信号保留有用信号，是具有选频特性的二端口器件，它对通带内频率信号呈现匹配传输，对阻带频率信号失配而进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。
根据不同的选频特性，滤波器可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器，这是最基本的四种滤波器。
图1归纳了四种滤波器的衰减系数与归一化角频率的关系。
根据不同的实现方法，滤波器可分为使用无源器件（如电感、电容和传输线）实现的无源滤波器和使用有源器件（如晶体管和运算放大器）实现的有源滤波器。
双频段GSM/DCS移动电话射频指标分析2003-7-14[摘要]本文对GSM移动电话的射频指标进行了分析，并讨论了改进办法。
其中一些测试及提高射频指标的方法是从实践经验中总结出来的，有一定的参考价值。
第一部分对各射频指标作了简要介绍。
第二部分介绍了射频指标的测试方法。
第三部分介绍了一些提高射频指标的设计和改进方法。
1 射频(RF)指标的定义和要求1.1 接收灵敏度（Rx sensitivity）(1)定义接收灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平。
衡量收信机误码性能主要有帧删除率(FER)、残余误比特率(RBER)和误比特率(BER)三个参数。
这里只介绍用残余误比特率(RBER)来测量接收灵敏度。
残余误比特率(RBER)的定义为接收到的错误比特与所有发送的的数据比特之比。
(2)技术要求●对于GSM900MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为-102dBm(分贝)时，RBER不超过2%。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2%时，若RF输入电平为-l09~-l07dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为-l07~l05dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-105~-l02dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平＞-l02dBm，则接收灵敏度为不合格。
●对于DCSl800MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为-l00dBm，RBER不超过2%。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2%时，若RF输入电平为-l08~-105dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为-105~ -l03dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-l03~ -100dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平为＞-l00 dB mm，则接收灵敏度为不合格。
1．2频率误差Fe、相位误差峰值Pepeak、相位误差有效值PeRMS(1)定义测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。
1 1 请简述锁相环的基本构成与工作原理请简述锁相环的基本构成与工作原理请简述锁相环的基本构成与工作原理，，各主要部件的作用各主要部件的作用。
答：相环由以下三个基本部件组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。
锁相环的工作原理： 1. 压控振荡器的输出经过采集并分频； 2. 和基准信号同时输入鉴相器； 3. 鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压； 4. 控制VCO，使它的频率改变； 5. 这样经过一个很短的时间，VCO 的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。
当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。
这时，压控振荡器按其固有频率fv 进行自由振荡。
当有频率为fr 的参考信号输入时，Ur 和Uv 同时加到鉴相器进行鉴相。
如果fr 和fv 相差不大，鉴相器对Ur 和Uv 进行鉴相的结果，输出一个与Ur 和Uv 的相位差成正比的误差电压Ud，再经过环路滤波器滤去Ud 中的高频成分，输出一个控制电压Uc，Uc 将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv= fr，环路锁定。
环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。
这时我们就称环路已被锁定。
⑴鉴相环(或相位比较器,记为PD 或PC)：是完成相位比较的单元，用来比较输入信号和基准信号的之间的相位。
它的输出电压正比于两个输入信号之相位差。
⑵低通滤波器(LPF)：是个线性电路，其作用是滤除鉴相器输出电压中的高频分量，起平滑滤波的作用。
通常由电阻、电容或电感等组成，有时也包含运算放大器。
⑶压控振荡器（VCO）：振荡频率受控制电压控制的振荡器，而振荡频率与控制电压之间成线性关系。
在PLL（锁相环）中，压控振荡器实际上是把控制电压转换为相位。
1 射频(RF)指标的定义和要求1.1 接收灵敏度（Rx sensitivity）(1)定义接收灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平。
衡量收信机误码性能主要有帧删除率(FER)、残余误比特率(RBER)和误比特率(BER)三个参数。
这里只介绍用残余误比特率(RBER)来测量接收灵敏度。
残余误比特率(RBER)的定义为接收到的错误比特与所有发送的的数据比特之比。
(2)技术要求●对于GSM900MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为一102dBm时，RBER不超过2％。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为-l09一l07dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为-l07一l05dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-105一l02dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平＞-l02dBm，则接收灵敏度为不合格。
●对于DCSl800MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为-l00dBm，RBER不超过2％。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为一l08一-105dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为一105-- -l03dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-l03一-100dBm，则接收灵敏度为一般；若RF 输入电平为＞-l00 dB mm，则接收灵敏度为不合格。
1．2频率误差Fe、相位误差峰值Pepeak、相位误差有效值PeRMS(1)定义测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。
GSM调制方案是高斯最小移频键控(GMSK)，归一化带宽为BT＝0．3。
发射信号的相位误差定义为：发信机发射信号的相位与理论上最好信号的相位之差。
理论上的相位轨迹可根据一个己知的伪随机比特流通过GMSK脉冲成形滤波器得到。
频率误差定义为考虑了调制和相位误差的影响以后，发射信号的频率与该绝对射频频道号(ARFCH)对应的标称频率之间的差。
姚方华李航广州南方高科有限公司 [摘要]本文对GSM移动电话的射频指标进行了分析，并讨论了改进办法。
其中一些测试及提高射频指标的方法是从实践经验中总结出来的，有一定的参考价值。
第一部分对各射频指标作了简要介绍。
第二部分介绍了射频指标的测试方法。
第三部分介绍了一些提高射频指标的设计和改进方法。
1 射频(RF)指标的定义和要求1.1 接收灵敏度（Rx sensitivity） (1)定义 接收灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平。
衡量收信机误码性能主要有帧删除率(FER)、残余误比特率(RBER)和误比特率(BER)三个参数。
这里只介绍用残余误比特率(RBER)来测量接收灵敏度。
残余误比特率(RBER)的定义为接收到的错误比特与所有发送的的数据比特之比。
(2)技术要求●对于GSM900MHz频段 接收灵敏度要求：当RF输入电平为一102dBm时，RBER不超过2％。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为-l09一l07dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为-l07一l05dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-105一l02dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平＞-l02dBm，则接收灵敏度为不合格。
●对于DCSl800MHz频段 接收灵敏度要求：当RF输入电平为-l00dBm，RBER不超过2％。
测量时可测试实际灵敏度指标。
根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为一l08一 -105dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为一105-- -l03dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-l03一 -100dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平为＞-l00 dB mm，则接收灵敏度为不合格。
1．2频率误差Fe、相位误差峰值Pepeak、相位误差有效值PeRMS (1)定义 测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。
无线射频模块的发射功率EVM频率误差等射频指标的详细资料概述无线射频模块定制借助无线通信技术，能够在无线信号的传输和接收过程中实现不同射频指标的目标。
本文将详细探讨无线射频模块的发射功率、EVM（Error Vector Magnitude，错误矢量幅度）、频率误差等射频指标，并对其进行概述。
内容将会围绕每个指标的定义、重要性、影响因素以及相关测试方法进行阐述。
一、发射功率（Transmit Power）发射功率是无线射频模块发射信号的强度，是衡量模块传输效果和传输范围的重要指标。
发射功率对于信号传输的距离、穿透能力和传输稳定性至关重要。
较高的发射功率可以提高传输距离，但也可能导致干扰和电池消耗，因此需要在功率和性能之间取得平衡。
影响发射功率的因素包括射频电路、射频天线、工作频率、电源电压等。
测试发射功率时，可以使用功率计、功率分配器以及射频信号发生器进行测试。
二、EVM（Error Vector Magnitude）EVM是衡量无线通信系统中信号质量的指标，用于评估实际发送信号与理论参考信号之间的误差。
EVM越小，表示传输质量越好，误码率越低。
普通的无线通信系统通常要求EVM在一定范围内，以确保数据传输可靠性。
EVM的影响因素包括多径衰减、多普勒频移、相位噪声、非线性失真等。
为测试EVM，可以使用矢量信号分析仪或信号调制分析仪进行。
三、频率误差（Frequency Error）频率误差是指实际工作频率与理论频率之间的差异，是射频系统工作稳定性的关键指标之一、频率误差较小可以提高信号传输的质量，同时也能减少干扰。
频率误差主要受到晶振稳定性、温度变化、射频电路等因素的影响。
为测量频率误差，可以使用频谱分析仪或频率计进行测试。
除了发射功率、EVM和频率误差外，还有许多其他射频指标，例如谐波、动态范围、噪声系数等，这些指标对于无线射频模块的性能和传输效果同样重要。
综上所述，无线射频模块的发射功率、EVM和频率误差等射频指标对于无线通信的性能和稳定性至关重要。
射频电路（系统）的线性指标及测量方法蒋治明1、线性指标1.1 1dB压缩点(P1dB——1dB compression point )射频电路（系统）有一个线性动态范围，在这个范围内，射频电路（系统）的输出功率随输入功率线性增加。
这种射频电路（系统）称之为线性射频电路（系统），这两个功率之比就是功率增益G。
随着输入功率的继续增大，射频电路（系统）进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。
通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点,用P1dB表示（见图1）。
典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3dB～4dB。
1db压缩点愈大，说明射频电路（系统）线性动态范围愈大。
图1 输出功率随输入功率的变化曲线1.2 三阶交调截取点（IP3——3rd –order Intercept Poind）当两个正弦信号经过射频电路（系统）时，此时由于射频电路（系统）的非线性作用，会输出包括多种频率的分量，其中以三阶交调分量的功率电平最大，它是非线性中的三次项产生的。
假设两基频信号的频率分别是F1和F2，那么，三阶交调分量的频率为2F1-F2和2F2-F1。
图2是输入信号和输出信号的频谱图。
图3反映了基频（一阶交调）与三阶交调增益曲线，当输入功率逐渐增加到IIP3时，基频与三阶交调增益曲线相交，对应的输出功率为OIP3。
IIP3与OIP3分别被定义为输入三阶交调载取点（Input Third-order Intercept Point）和输出三阶交调载取点（Output Third-order Intercept Point）。
三阶交调截取点（IP3）是表示线性度或失真性能的重要参数。
IP3越高表示线性度越好和更少的失真。
图3中A 线是基频（有用的）信号输出功率随输入功率变化的曲线，B 线是三阶失真输出功率随输入功率变化的曲线。
B 线的斜率是A 线的斜率的3倍（以dB 为单位）,理论上会与A 相交,这个交点就是三阶截取点。
1.3 三阶互调（IM3——3rd –order inter-modulation）三阶互调是指当两个基频信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个基频信号的二次谐波与另一个基频信号产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。
比如F1的二次谐波是2F1，他与F2产生了寄生信号2F1-F2。
由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基频信号（一阶信号），他们俩的图3 增益曲线图2 输入、输出频谱图 PO＝－10dBm △IM＝60dB c －70dBm合称为三阶互调信号。
又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。
产生这个信号的过程称为三阶互调失真。
由于F2，F1信号一般比较接近，所以2F1-F2，2F2-F1会干扰到原来的基频信号F1，F2(见图2)。
这就是三阶互调干扰。
既然会出现三阶，当然也有更高阶的互调，这些信号也干扰原来的基带信号，因为产生的互调阶数越高信号强度就越弱，所以三阶互调是主要的干扰，考虑的比较多。
不管是有源还是无源器件，如射频电路（系统）、混频器和滤波器等都会产生三次互调产物。
这些互调产物会降低许多通信系统的性能。
2 线性指标的计算2.1 三阶交调截取点计算假定射频电路（系统）的增益为G，它表示图3中A线（基频）的斜率，3G则表示图3中B线（三阶交调）的斜率，即在线性范围内，三阶交调输出功率是一阶交调输出功率的3倍。
当输入功率为p i时，图3中，a表示两个基频信号F2和F1的输出功率，b表示三阶交调2F1-F2，2F2-F1的输出功率，则一阶交调曲线方程可由（1）式表示:OIP3－a＝G（IIP3－P i） (1)同理, 三阶交调曲线方程可由（2）式表示:OIP3－b＝3G（IIP3－P i） (2)由(1)和(2)解出:OIP3＝a＋(a－b)/2＝(3a－b)/2 (3)IIP3＝OIP3－G (4)示例：图3表示一个低噪音放大器（LNA）的输出频谱，其增益G＝20dB，两个音频频分别为F2和F1，输出功率a＝－10dBm，三阶交调2F1-F2或F2-F1输出功率b＝－70dBm由(3)计算得OIP3＝20 dBm由(4)计算得IIP3＝0 dBm2.2 三阶互调干扰水平描述和计算三阶互调干扰水平与系统非线性特征有关，有两种描述方法：1）用三阶互调输出电平描述，单位为dBm，图2中的－70 dBm即是，可用频谱仪直接测量；2）用三阶互调抑制度描述，单位为dBc，它等于基频输出电平与三阶互调输出电平之差，图2中的60dBc即是。
一般用三阶互调抑制度描述三阶互调干扰水平。
3 线性指标的测量3.1 1db压缩点的测量3.1.1 用矢量网络分析系统进行放大器1dB压缩点自动测量以37369C 矢量网络分析系统为例介绍测量方法。
通过37369C 内置的增益压缩软件，可以很快地完成这一测试。
首先，在37369C 上按Appl 键，选择SWEPT POWER GAIN COMPRESSION 功能，根据被检放大器的工作频段设置需测的频率点（37369C 最多可置10个点）：6GHz、8GHz、12GHz、14GHz、16GHz、18GHz，依照公式PSTART=压缩点指标-增益-15dB 及PSTOP ≈ PSTART+20dB 设定扫功率范围。
图4 用矢量网络分析系统测量1dB 压缩点示意图按照图4做线性功率校准，调整每个频点的源输出功率，然后用被检放大器替换功率探头，并选择GAIN COMPRESS 功能完成测试。
3.1.2用矢量信号分析仪进行放大器1dB 压缩点测量图5所示为一组典型的、使用矢量信号分析仪进行测量的测试配置。
带同相、正交调制能力的信号发生器产生一个RF 移动无线信号，并将其送至被测器件(DUT，如移动通信输出放大器)的输入端。
放大器的输出端通过衰减器(避免仪器工作范围外的高压)与矢量信号分析仪输入端相连。
甚至可用这一组设备直接测量基站的RF 输出信号。
图5用矢量信号分析仪测量1dB 压缩点示意图3.2 三阶交调截取点IP3的测量图6为三阶交调截取点IP3测试框图。
为了尽量减少信号源和频谱分析仪产生的交调分量，提高测量精度，在信号源和频谱分析仪之间，附加了一些测试设备。
附加在射频信号源与合成器之间的隔离器用以改善并隔离射频信号源之间的交调或混合，低通滤波器用以减少射频信号源的谐波成分。
附加在被测放大器与频谱分析之间的隔离器用以改善与频谱分析仪的阻抗匹配，低通滤波器用以减少由被测放大器产生的谐波分量。
为了避免频谱分析仪产生非线性失真，输出到频谱分析仪的信号功率不能太高，对此要求射频信号源的输出功率要小，由图3可以看出，三阶交调输出功率（图中的b点）比一阶交调输出功率（图中的a点）要小很多倍，那么对测量的频谱分析仪的要求需要有高的动态范围。
综合以上的考虑后，要精确的测量IP3需要谨慎遵守几个步骤：[1] 按照图6测试框连接好设备；[2] 设置射频信号源F1的频率和输出功率；[3] 设置射频信号源F2的频率和输出功率；[4] 设置频谱分析仪衰减电平、参考电平、中心频率、范围（SPAN）、分辨率等参数；[5] 提供符合被测放大器的工作条件（电压，电流）；[6] 调整射频信号源的输出功率并在频谱分析仪测得F1或F2的输出功率，此为a点的值并记录（比如-10dBm）；[7] 调整频谱分析仪测得2F1-F2或2F2-F1的输出功率并记录，此为b点的值；[8] 用（3）和（4）公式计算出OIP3和IIP3。
图6 三阶交调截取点IP3测试框图3.3三阶互调的测量三阶互调干扰水平有两种测量计算方法：3.3.1 直接测量用频谱分析仪直接测量射频电路（系统）输出端的基频信号输出功率Carrier (dBm)和三阶互调输出功率OIP(dBm)。
则三阶互调抑制度由（5）计算。
dBc3rd＝[Carrier (dBm)－OIP(dBm)]dBc (5)3.3.2用三阶截取点来定义三阶互调抑制度三阶截取点OIP3(dBm)、基频信号输出功率Carrier (dBm)和三阶互调抑制度dBc3rd的关系如下： dBc3rd=−2(I3rd−Carrier) (6)其中：dBc3rd——单基频的三阶互调抑制度(dBc)；Carrier——单基频输出电平(dBm)= 10log（输出功率W/1mW），I3rd——三阶截取点(dBm)。
把2.1的计算结果OIP3＝20 dBm和图2中的数据代入(6)式：dBc3rd=−2(20+10) dBc=−60 dBc4 线性指标的单位4.1 dBcdBc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 是相对于基频（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与基频功率的相对值，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。
dBc数值通常表示谐波输出低于基波的dB数。
例如：二次谐波失真-60dBc的意思是在二倍基波频率的失真输出幅度比基波低60dB。
4.2 dBmdBm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。
作者简介：子学会高级会员。
毕业于南京大学物理系声学专业，先后在国防科工委第31、33训练试验基地雷达仪器试验所从事火控雷达、火控计算机和声学测量仪等兵器的国家级鉴定试验工作和数值计算的计算机软件编制工作。
主要参加了《传输设备用电源分配柜》、《通信设备用直流远供电源系统》、《地下通信管道用塑料管》等通信行业标准的编写工作，多次获得国家和地方科技成果奖。
