第13章 射频微波系统--魏峰
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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。
射频微波类书希望对大家有点帮助:1.《射频电路设计--理论与应用》『美』 Reinhold Ludwig 著电子工业出版社个人书评:射频经典著作,建议做RF的人手一本,里面内容比较全面,这本书要反复的看,每读一次都会更深一层理解.随便提一下,关于看射频书籍看不懂的地方怎么办?我提议先看枝干或结论有个大概印象,实在弄不明白就跳过〔当然可问身边同事同学或GOOGLE一下〕,跳过不是不管它了,而是尽量先看完自己能看懂的,看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方,人的思维是不断升华的,知识的也是一个系统体系,有关联的,当你把每一块砖弄明白了,就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。
2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社个人书评:有拼凑之嫌〔大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容〕,但还是有可取之处,加上作者的理解,比看外文书〔或者翻译本〕看起来要通俗易懂,毕竟是中国人口韵。
值得一看,书上有很多归纳性的经验.3.《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社个人书评:本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言,及其通俗,配上图示,极其深奥的理论看起来明明朗朗,比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了,本书作者的实践之作,里面都是一些作者的设计作品和设计方法,推荐一看.4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社个人书评:语言及其通俗易懂,完全没有深奥的理论在里面,入门者看看不错,但是设计方法感觉有点落后,完全手工计算.也感觉内容的太细致,此书一般.5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社个人书评:这边书还不错,除了学到振荡电路设计,还学到了很多模拟电路的基础应用,唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高〔k级,几M,几十,几百M的振荡器〕,做有源电路的可以看一下,整体感觉还行.6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社个人书评:对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书,图形图片很多,让人很直观明白,比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。
射频微波(知识点)一、射频/微波技术及其基础1、射频/微波技术的基础 ? 什么是微波技术研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。
射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术,利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。
微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。
? 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论2、射频/微波的基本特性? 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性射频频段为30 ~ 300MHz,微波频段为300MHz ~ 3000GHz,相对应波长为1m ~0.1mm,照射于介质物体时能深入到该物质的内部。
根据量子理论,电磁辐射能量不是连续的,而是由一个个的“光量子”组成,单个量子的能量与其频率的关系为e = h2f-15式中,h = 4310电子伏2秒 (eV2S) 成为普朗克常数3、射频/微波技术在工程里的应用? 无线通信的工作方式1、单向通信方式通信双方中的一方只能接收信号,另一方只能发送信号,不能互逆,收信方不能对发信方直接进行信息反馈AB f1f1 发射机接收机2、双向单工通信方式通信双方只能交替地进行发信和收信,收发不能同时进行。
AB送话器送话器 f1f1TT按-讲开关按-讲开关RR f1f1受话器受话器3、双向半双工通信方式通信双方中的一方使用双频双工方式,可同时收发;另一方则使用双频单工方式,AB发信时要按下“送话”开关。
送话器送话器f1f2TT按-讲开关双工器 RRf2f1受话器受话器4、双向全双工通信方式通信双方可以通信进行发信和收信,这时收信与发信一般采用不同的工作频率,通过双工器来完成收信和发信的隔离。
AB送话器送话器 f1f2TT双工器双工器RR f2f1受话器受话器二、电磁波频谱1、电磁波频谱及频段划分频段频率波长 ELF(极低频) 30 ~ 300Hz 10000 ~ 1000Km VF(音频) 300 ~ 3000Hz 1000 ~ 100Km VLF(甚低频) 3 ~ 30KHz LF(低频)30 ~ 300KHz HF(高频) 3 ~ 30MHz 100 ~ 10Km 10 ~ 1Km 100 ~ 10m 10 ~ 1m 10 ~1cm 1 ~ 0.1cm MF(中频) 300 ~ 3000KHz 1 ~ 0.1Km VHF(甚高频) 30 ~ 300MHz SHF (超高频) 3 ~ 30GHz EHF(极高频) 30 ~300GHz 光波 UHF(特高频) 300 ~ 3000MHz 100 ~ 10cm 亚毫米波 300 ~ 3000GHz 1 ~ 0.1mm 100 ~ 1000THz 300 ~ 3000 nm 2、射频/微波系统工程的无线电频段划分及代号波段代号频率范围(GHz)波长范围(cm)P L S C X Ku K Ka U V W 0.23 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 4 4 ~ 8 8 ~ 12.5 12.5 ~ 18 18 ~ 27 27 ~ 40 40 ~ 60 60 ~ 80 80 ~ 100 130 ~ 30 30 ~ 15 15 ~ 7.5 7.5 ~ 3.75 3.75 ~ 2.5 2.5 ~ 1.67 1.67 ~ 1.11 1.11 ~ 0.75 0.75 ~ 0.5 0.5 ~ 0.375 0.375 ~ 0.33、移动通信频段体制分配频段(MHz)实际频段(MHz)运营商频道间隔上行825 ~ 835 上行 825 ~ 835 CDMA-IS95 中国电信 1.23MHz 下行 870 ~ 880 下行 870 ~ 880 GSM900 上行 890 ~ 915 上行 890 ~ 909 中国移动 200KHz DCS1800 上行 1710 ~ 1755 上行 1710 ~ 1720 中国移动 WCDMA W-LAN 下行 1805 ~ 1815 下行1840 ~ 1850 下行 1805 ~ 1850 上行 1745 ~ 1755 上行 1920 ~ 1980 上行 1940 ~ 1955 下行 2110 ~ 2170 下行 2130 ~ 2145 上行 825 ~ 835 下行 870 ~ 880 2021 ~ 2025 下行 870 ~ 880 B 中国联通中国联通 5MHz 中国电信 1.23MHz 中国移动1.6MHz CDMA2000 上行 825 ~ 835 TD-SCDMA A 2021 ~ 2025 A 1880 ~ 1920 B2.4 ~ 2.48GHz ? CDMA系统的各信道频率频道序号上行频率下行频率备注 37 78 119 160 201 242 283 826.11MHz 871.11MHz 827.34MHz 872.34MHz 828.57MHz 873.57MHz829.80MHz 874.80MHz 831.03MHz 876.03MHz 832.26MHz 877.26MHz 833.49MHz878.49MHz ? GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式,频道间隔为200KHz,同一信道的收发频率间隔为45MHz, 频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行(n)= 890.2 +(n-1)30.2 MHz F下行(n)= F上行(n)+ 45 MHz 式中:频道序号 n = 1 ~ 124 在我国的GSM900网络中,1~94号载频分配给中国移动使用,96~124号载频分配给中国联通使用,95号载频作为保护隔离,不用于业务。