第1章射频微电子学简介

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。

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：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。

射频基本知识目录1. 射频概述 (2)1.1 射频定义与特点 (3)1.2 射频应用领域 (4)1.3 射频技术发展历史 (5)2. 射频信号及其特性 (6)2.1 电磁波与射频波 (7)2.2 频率范围与波长 (8)2.3 电磁波的时域和频域特性 (9)2.4 功率测量与单位 (10)2.5 幅度调制与相位调制 (12)3. 射频电路 (13)3.1 阻抗与反射系数 (14)3.2 匹配电路 (15)3.3 功率放大器 (16)3.4 滤波器与调谐电路 (17)3.5 衰减器与分频器 (19)4. 射频设备与系统 (20)4.1 信号源与检测器 (22)4.2 无线传输系统 (23)4.3 通信系统 (24)4.4 雷达系统 (25)4.5 测试与测量设备 (26)5. 射频技术应用案例 (28)5.1 5G 通信技术 (29)5.2 物联网应用 (30)6. 射频技术未来发展趋势 (31)1. 射频概述射频（Radio Frequency，简称RF）通信技术是现代通信的重要组成部分，它涉及无线电波的传输。

射频技术是通过发射机和接收机之间的无线电波来传输信号的，这些信号用于各种通信应用，如无线广播、移动通信系统、卫星通信和无线网络等。

在射频领域中，电磁波被用来承载信息，从简单的调幅（AM）广播到复杂的数字广播以及移动电话网络的高速数据传输，射频技术无处不在。

射频信号的特征可以从它们的波长和频率来描述，通常情况下，射频波的波长介于几厘米到几米之间，对应的频率范围从大约30 kHz 到300 GHz。

这个宽度频段使得射频技术可以涵盖从低频的无线电广播到高频的微波和无线宽带通信等多个应用领域。

射频系统通常包括调制和解调两个关键步骤，调制是将低频基带信号转换成高频的射频信号，使得信号可以通过无线电波传播。

这个过程涉及将基带信号的特性（如幅度和频率）嵌入到一个更高的射频载波上。

解调则在接收端进行，是将射频信号转换回可识别的低频信号，以便于进一步处理。

射频电路的重要知识点射频电路是电子学中的一个重要分支，主要研究高频信号的传输、放大、调制和解调等技术。

射频电路广泛应用于通信领域，包括无线电、卫星通信、雷达系统等。

在本文中，我们将介绍射频电路的一些重要知识点，帮助读者对射频电路有更深入的了解。

1.射频电路的基本概念–射频（Radio Frequency）是指频率范围在3kHz到300GHz之间的电磁波信号。

–射频电路是指处理射频信号的电路，包括信号的放大、滤波、调制和解调等功能。

2.射频电路的特点–射频信号具有高频率和高频率变化速度的特点，因此对电路的稳定性要求较高。

–射频电路的元器件和设计需考虑高频信号的传输特性，如电缆、电感、电容等。

–射频电路的传输和放大会引入噪声，需要采取相应的噪声抑制和增益控制措施。

3.射频电路的基本元器件–高频电阻：用于限制电流流过的路径，常用材料有炭化钨和碳膜电阻。

–电感器：用于储存和释放电能的元件，常用材料有铁氧体和氧化铁等。

–电容器：用于储存和释放电能的元件，常用材料有陶瓷和铝电解电容等。

4.射频电路的滤波器–射频滤波器用于选择特定频率范围内的信号，并削弱或抑制其他频率的信号。

–常见的射频滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

5.射频电路的放大器–射频放大器用于放大射频信号的幅度，以保证信号的传输质量和稳定性。

–常见的射频放大器包括共射放大器、共基放大器和共集放大器等。

6.射频电路的调制和解调–调制是将基带信号转换为射频信号的过程，常见的调制方式有幅度调制、频率调制和相位调制等。

–解调是将射频信号转换为基带信号的过程，常见的解调器有包络检波器、鉴频器和相干解调器等。

7.射频电路的射频封装技术–射频封装技术是射频电路研究中的一个重要环节，用于保护电路元件和提高电路的性能。

–常见的射频封装技术包括微带线封装、贴片封装和球栅阵列封装等。

总结：射频电路作为通信领域的重要组成部分，其理论和应用领域十分广泛。