射頻基礎(chǔ)知識(shí)

射頻基礎(chǔ)知識(shí)

系統(tǒng)技術(shù)中心目錄常用的通信體制無(wú)線電波的傳播常用技術(shù)指標(biāo)常用的射頻設(shè)備和器件

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

一、常用的通信體制目的：了解移動(dòng)通信系統(tǒng)常用的通信體制掌握不同通信體制工作的頻段和方式。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)GSM900：上行885MHz～909MHz，下行930MHz～954MHz中國(guó)移動(dòng)DCS1800：上行1710MHz～1725MHz

下行1805MHz～1820MHzTD-SCDMA：2010MHz～2025MHz

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)GSM900：上行909MHz～915MHz，下行954MHz～960MHz中國(guó)聯(lián)通CDMA20001x：上行825MHz～835MHz

下行870MHz～880MHzDCS1800：上行1745MHz～1755MHz，下行1840MHz～1850MHzCDMA1XEV-DO：800MHz頻段，2000MHz頻段

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)PHS：1900MHz～1920MHz中國(guó)網(wǎng)通/中國(guó)電信WLAN：2.4G頻段2400MHz～2483.5MHz5.8G頻段5725MHz～5850MHz

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)中國(guó)鐵通GSM-R上行：885MHz-889MHz

下行：930MHz-934MHz

450MHz上行：457MHz－459MHz；下行：467MHz－469MHz；

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)WCDMA：上行1920MHz～1980MHz

下行2110MHz～2170MHz

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

二、無(wú)線電波的傳播目的：了解無(wú)線電波的傳播特性掌握無(wú)線電波在不同傳輸媒介中損耗的計(jì)算方法。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

電磁波的空中傳輸：L自由空間=32.4

+20logf+20logd計(jì)量單位：f=頻率MHz，d=距離Km距離1m5m20m25m損耗31.5dB45.48dB57.52dB59.46dB900MHz頻段損耗計(jì)算值2000MHz頻段損耗值?

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)材料類型混凝土墻混凝土樓板天花板損耗10～15dB15～20dB1～8dB材料類型鋼筋混凝土墻普通木門電梯損耗20dB4dB25dB模擬測(cè)試,經(jīng)驗(yàn)值

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電磁波的饋線傳輸：900MHz2200MHz1/2”

饋線6.75dB11.1dB7/8”

饋線3.8dB6.4dB100m饋線損耗

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

三、常用技術(shù)指標(biāo)目的：了解無(wú)線信號(hào)覆蓋領(lǐng)域中常用的技術(shù)指標(biāo)的意義掌握常用技術(shù)指標(biāo)在實(shí)際工程中的應(yīng)用方法。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)1、dBw,dBm,定義：

10logXw/1w=YdBw

10logXmw/1mw=YdBm

1w=0dBw=30dBm2W=?dBm20W＝？dBm

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)2、相對(duì)電壓dBv,dBuv,定義：

20logXv/1v=YdBv

20logXmv/1mv=YdBmv

20logXuv/1uv=YdBuv

1v=0dBv=60dBmv=120dBuv

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)3、dBm和dBuv的關(guān)系

χdBμv=(χ-107)dBm

ydBm=(y+107)dBμv

如：0dBμv=0-107=-107dBm15dBμv=15-107=-92dBm

0dBm=0+107=107dBμv15dBm=15+107=122dBμv36dBμv=-71dBm

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)先把0dBμv化成（反對(duì)數(shù)）1μv=0.000001V,

并在50Ω負(fù)載上求出功率P=V*V/R

10log(0.000001)*(0.000001)/50=-107dBm

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由于器件的非線性，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)通過(guò)時(shí)，信號(hào)間相互作用會(huì)產(chǎn)生其它信號(hào)，這些信號(hào)統(tǒng)稱為互調(diào)信號(hào)。

f=(M*f1±Nf2)或(Nf2±M*f1)(M、N為整數(shù)）M+N為階數(shù)二階：M=1N=1（M＋N=2）三階：M=2N=1或M=1N=2（M+N=3）

4、互調(diào)（交調(diào)）

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4、三階互調(diào)（IM3)

由于只有奇次階互調(diào)才可能產(chǎn)生靠近工作頻帶的互調(diào)信號(hào)，且三階互調(diào)最靠近工作頻帶，信號(hào)最強(qiáng)，因此重點(diǎn)考慮三階互調(diào)

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)5、反射系數(shù)與駐波反射系數(shù)：

=u入/u反

u反——反射電壓

u入——入射電壓電壓駐波比：VSWR=波腹電壓/波谷電壓=(1+?

?)/(1-?

?)

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)當(dāng)駐波1.5時(shí)，其反射系數(shù)

=0.2當(dāng)駐波1.2時(shí)，其反射系數(shù)

=0.08

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)6、增益（放大量）【1】電壓增益

G(dB)=20logUout/Uin

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)【2】功率增益

G(dB)=10logPout/Pin=Pout(dBm)-Pin(dBm)Pout(dBm)=G(dB)=+Pin(dBm)

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)7、自動(dòng)增益控制（AGC）作用：擴(kuò)大輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍防止放大器阻塞、燒毀保持輸出恒定。兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)起控電平：什么時(shí)候自動(dòng)增益控制起作用。控制范圍：自動(dòng)增益的控制范圍有多大

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)實(shí)現(xiàn)的機(jī)理

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)例如：放大器的輸出為30dBm,增益為40dB,起控電平為-10dBm,控制范圍為20dB

當(dāng)輸入信號(hào)低于-10dBm時(shí)放大器的增益保持在40dB,一旦超過(guò)-10dBm，增益將隨之降低，使放大器的輸出功率保持在30dBm，當(dāng)輸入信號(hào)繼續(xù)增加到10dBm以上時(shí)，超過(guò)控制范圍，攻放的輸出功率將繼續(xù)增加，有可能損壞攻放。輸入功率為－15dBm，功率＝？輸入功率為5dBm，功率＝？

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)8、自動(dòng)電平控制（ALC）

工作原理與自動(dòng)增益控制完全一樣，只是ALC放在接收機(jī)后級(jí)功放中，AGC放在接收機(jī)的前端。AGC通過(guò)調(diào)節(jié)整個(gè)設(shè)備的增益，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出功率的目的ALC直接通過(guò)調(diào)節(jié)后級(jí)的功率放大器，從而達(dá)到輸出功率的調(diào)節(jié)

AGC比ALC更能起到對(duì)設(shè)備的保護(hù)功能，并能更好的改善整機(jī)設(shè)備性能。一般的有源設(shè)備兩個(gè)都采用。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)9、接收機(jī)的接收靈敏度當(dāng)接收機(jī)滿足輸出信噪比和幅度要求時(shí)，其輸入的最小電平稱接收機(jī)的靈敏度或靈敏電平，即Pi=KTBNF(S/N)靈敏度與增益，帶寬，噪聲系數(shù)和溫度有關(guān)，當(dāng)帶寬、溫度不變，增益也足夠時(shí)要提高靈敏度，唯一的辦法就是降低噪聲系數(shù)NF，在衛(wèi)星地面站的接收機(jī)工作在負(fù)溫狀態(tài)，是從溫度這點(diǎn)出發(fā)進(jìn)一步減小噪聲系數(shù)，以進(jìn)一步提高靈敏度。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)以C網(wǎng)寬帶直放站為例，看靈敏度有多少？

B=10MHz，NF=5dB,(S/N)0=10dBPi＝KTBNF(S/N）

Pi(dBm)=10㏒KTBNF+10=-174+70+5+10=-89dBm

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)在直放站中未出現(xiàn)過(guò)靈敏度的字樣，因?yàn)橹狈耪竞突尽⑹謾C(jī)聯(lián)用，直放站是中間環(huán)節(jié)，單獨(dú)討論靈敏度無(wú)意義，所以一般只提輸入電平，此電平行標(biāo)規(guī)定為-62dBm（無(wú)線直放站）

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)10、兩定向天線間的隔離度在地面上放置兩定向天線（等高），背對(duì)背其中往一天線發(fā)信號(hào)，在另一天線也能收到信號(hào)，發(fā)功率與收功率之比就是隔離度（L）。如發(fā)43dBm(20w),收功率為-70dBm

則隔離度L=43-（-70）=113dB。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)11、噪聲系數(shù)熱噪聲是電子熱運(yùn)動(dòng)、相互碰撞產(chǎn)生的電磁騷動(dòng)，在有源電路中除了熱噪聲外還有分配噪聲、散彈噪聲等，這就是內(nèi)部噪聲。由于它的存在，對(duì)電路輸入一個(gè)信號(hào)，輸出除信號(hào)外還有噪聲，也就是輸出信噪比變壞了，衡量這種變壞的程度就是噪聲系數(shù)NF。定義如下：

NF（dB）=10lg[(S/N)i/(S/N)]NF就倍數(shù)而言是>1的數(shù)，分貝數(shù)>0。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)多級(jí)串聯(lián)噪聲系數(shù)：付立葉（FRIL）公式：

NF＝NF1＋（NF2－1)/G1+(NF3-1)/G1*G2+….NF1NF2NF3G1G2G3

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)12、接收機(jī)的輸出噪聲功率干放、直放站的上下行放大鏈路以及頻譜儀等都可以看作是接收機(jī)，都有噪聲功率輸出，比如頻譜儀在輸入未接信號(hào)(開路)時(shí)，基線上那些雜亂無(wú)章的東西就是噪聲。輸出噪聲為PN0=KTBNFGPN0（dBw）=10lgKT+10lgB+10lgNF+10lgG

式中：K——1.38╳10-23焦耳/度,Hz。

T——絕對(duì)溫度取300（27℃）

B——帶寬、單位HzNF——噪聲系數(shù)（倍）

G——增益（倍）

PN0——單位是瓦特(W)

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)從上式可見,調(diào)整輸出噪聲的大小,改變?cè)鲆媸亲钊菀椎?在室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中為使上行至基站的噪聲不高于基站的接收靈敏度(一般要求低10dB),就調(diào)干放或直放站的上行增益(調(diào)數(shù)控衰減器DGC).

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)13、直放站到基站的噪聲計(jì)算模型

PNi=PNo+G1-LR+G2-LS

式中：PN0——直放站輸出噪功率（dBm）

G1——直放站施主天線增益（dBi）

G2——基站上行收天線增益（dBi）

LR——空間傳輸衰減（dB）

LR=32.4+20log+(MHz)+20logR(Km)LS------衰落中值23d

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引入噪聲=PNo-有效路徑損耗

=10logKBT+NF+G-有效路徑損耗

=10logKBT+NF+基站和直放站的輸出功率差式中：10logKBT---系統(tǒng)底噪聲

NF——直放站噪功系數(shù)（dB）

G——直放站增益（dB）

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)14、信號(hào)在光纖中傳輸

光信號(hào)在光纖中傳輸也有損耗，光信號(hào)損耗1dB,它所傳送的電信號(hào)損耗2dB，如果光纖長(zhǎng)度是20公里，從一端饋入0dBm的射頻功率，其末端所得到的射頻功率只有0-0.4×20×2=-16dBm,即光纖損耗16dB(每公里光纖損耗0.4dB)。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)光端機(jī)中激光器輸出光功率一般在0-5dBm，低于-5dBm告警。接收光功率可達(dá)+5dBm，最小接收光功率一般在-10dBm左右，低于此值便告警，但不等于不工作，低于此值后輸出噪聲會(huì)大一些，這個(gè)門檻的設(shè)置是人為的，可以按照不同的要求去設(shè)置，我們要求廠家設(shè)置在-12dBm左右。

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四、常用的射頻設(shè)備和器件目的：了解無(wú)線信號(hào)覆蓋領(lǐng)域中常用設(shè)備和器件掌握常用設(shè)備/器件在具體工程的應(yīng)用。

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)【1】無(wú)源器件（800～2500）

雙工系指收、發(fā)兩種功能。同時(shí)可收發(fā)的稱全雙工，分時(shí)收發(fā)的稱半雙工，完成這個(gè)功能的器件稱雙工器。一般是異頻雙工，同頻雙工很難做，所以至今沒有同頻全雙工體制的通信系統(tǒng)（TD的時(shí)分開關(guān)）。雙工器由兩個(gè)不同頻率的腔體濾波器組成。一般稱公共端為ANT（天線端口），其余兩端分別是TX（收端口）和RX（發(fā)端口）。如下圖所示

1）雙工器

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射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)雙工器的插入損耗：0.2dB左右在鏈路計(jì)算中可以忽略

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)2)合路器

其內(nèi)部有兩個(gè)（或多個(gè)）不同頻率的帶通濾波器，它們由多級(jí)高Q諧振腔串聯(lián)而成。主要特點(diǎn)是低扦損，高抑制（帶外），收發(fā)隔離一般在80dB左右，低駐波。它內(nèi)部沒有環(huán)形器，因此沒有方向性（工作頻段、插損、隔離度、駐波比、帶內(nèi)平坦度、承受功率）

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合路器的損耗：合路的通道數(shù)量的不同而不同，不同廠家的產(chǎn)品也不同，一般不大于0.5dB

射頻基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)3)3dB電橋(合路器的一種)

3dB電橋是一種同頻合路器，它具有兩路輸入和兩路輸出。

（工作頻段、插損、駐波比、帶內(nèi)平坦