RF 基础知识
射频测试基础知识
射频测试基础知识
射频测试（RF）是一种用于测试和确认收发信号质量和可靠性的
测试方法。
该测试确认收发信号能够成功地从一个位置传播到另一个
位置，测试通常用于手机，无线路由器，低噪声放大器（LNA）和电缆
连接。
这是一种不可或缺的测试方法，可以帮助检查和监测关键部件，从而确保收发信号被正确地接收和发送。
做射频测试的最重要的是，要对电讯认证或认可进行评估，并检
查收发信号与标准之间的兼容性。
传播和发射电台必须能够传播和接
收符合一定标准的信号，而不会影响邻近范围内的其他设备。
射频测
试可以确保收发设备合规操作，并确保电信设备不会对用户或周边环
境造成健康或安全的问题。
此外，射频测试还可以检测信号传播的物理特性，从而加强设备
的可靠性和性能。
通过射频测试，可以进行范围测试，测试噪声，相
位扭曲度，失真，等人口等变量。
在一些情况下，射频测试还可以用
于检查元件的参数，如驱动放大器的额定输出功率，滤波器的带宽等
参数。
最后，射频测试通常用于调试设备，以便做出必要的调整，以确
保收发信号能正常运行。
如果收发信号不正常，可以通过检查射频测
试结果来确定问题，以改善信号的表现。
总之，射频测试是一种测试收发信号的重要方法，可以检测出电
讯认证的兼容性，以及电信设备对邻近范围内的其他设备的影响情况，可以检测物理特性，确保设备的可靠性和性能以及调试错误的收发信
号以提高信号的性能。
RF基础知识培训
RF基础知识培训
首先介绍RF含义，即Radio Frequency, RF通常作为发射有用信号的载波。
能够产生并发射RF信号产品通常称为有意辐射体。
无线产品一般分为发射机和接收机或发射接收机。
1．电磁波波段的划分和常用的传输媒质
2．通信系统的组成：发送端(发射机)、接收端（接收机）和信道（包含干扰源）
3．与测试有关的概念及常用单位
4．电波传播途径：通过空间辐射和导线传导，无线电波传播主要以空间辐射来传播。
5. 产品与认证
举例说明
6. 申请认证所需提交的技术资料
申请FCC ID（Identification）所需要提交的技术资料：1）原理图（Schematic Diagram）
2）线路描述（Circuit Description）
3）方框图( Block Diagram )
4）原材料清单(Bill Of Material )
5）技术规格书( Technical Specification )
6）用户说明书( User manual )
申请LOO（Letter of Opinion）所需要提交的技术资料：1）技术规格书( Technical Specification )
2）用户说明书( User manual )
7. 主波、谐波和杂散的概念
8. RF 产品测试频率的选择：
T able-T est Frequency。
射频(rf)器件基础知识培训共78页
射频(rf)器件基础知识培训
6
、
露
凝
无
游
氛，天源自高风景澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
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审
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膝
之
易
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。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
RF知识详细介绍
RF知识详细介绍射频（Radio Frequency，简称RF）技术在现代通信中起着至关重要的作用。
它是一种在无线通信系统中使用的电磁波频率范围，通常在300 kHz至300 GHz之间。
RF技术的应用非常广泛，从广播和无线电通信到雷达和卫星通信，无处不在。
本文将详细介绍RF技术的基本概念、原理、应用和前景。
首先，让我们了解一下RF技术的基本原理。
射频信号是通过无线传输介质（如空气）传播的电磁波。
它可以传输音频、视频和数据信息。
射频信号的频率范围非常宽广，以满足不同通信需求。
具体来说，涵盖了AM广播（540kHz至1600kHz）、FM广播（88MHz至108MHz）、移动通信（800MHz至2.4GHz）等。
基于这些频率的不同特点，RF技术可分为不同的子领域。
例如，AM 广播是一种调幅（Amplitude Modulation）技术，其中载波的振幅随着音频信号的变化而变化。
而FM广播则采用调频（Frequency Modulation）技术，其载波的频率随着音频信号的变化而变化。
无线通信中常用的技术有GSM、CDMA和LTE，它们基于不同的调制和多址技术（如时分多址和码分多址）。
射频技术的应用非常广泛。
首先是广播和无线电通信。
广播是RF技术的一个主要应用领域，它通过调幅和调频技术将音频信息传输到广大观众和听众身边。
无线电通信则是指通过无线电波传输语音和数据的通信技术，包括手机、对讲机和蓝牙等。
其次，雷达是RF技术的另一个重要应用领域。
雷达利用射频信号探测目标对象，无论是飞机、船只还是天气现象。
雷达会发送一个射频脉冲，并接收从目标反射回的回波信号，从而确定目标的位置和速度。
此外，卫星通信也是RF技术的关键应用之一、卫星通信系统通过射频信号在地球上的不同区域之间进行通信。
卫星上的转发器接收射频信号并将其重发回地球上的接收器，实现全球范围内的通信。
射频技术还在医疗、军事和无线传感领域有广泛应用。
例如，医疗中的MRI（Magnetic Resonance Imaging）技术使用射频信号来生成人体内部的图像。
射频基础知识
1、射频RF （Radio Frequency ）是指频率较高，可用于发射无线电频率，一般常指几十到几百兆赫的频段，即VHF-UHF 频段。
2、由传输系统引导向一定方向传输的电磁波称为导行波。
3、传输线的几何长度（l ）与其上传输电信号的波长（λ）之比l /λ ，称为传输线的相对长度或者叫电长度。
只要线的几何长度l 与其传输电信号的波长λ可以比拟时（通常为十分之一左右或以上），即可视为长线4、）。
（相应公式dB .1-V 1V lg 20R L += RL= -20log Γ VSWR=min max V V =Γ-Γ+11 5、确定移动通信工作频段可从以下几方面来考虑：①电波传播特性；②环境噪声及干扰的影响；③服务区范围、地形和障碍物影响以及建筑物的渗透性能；④设备小型化；⑤与已经开发的频段的干扰协调和兼容性；⑥用户需求及应用的特点。
1.8GHz 频段安排如下：1710~1725MHz 移动台发 1805~1820MHz 基站发（共15MHz ） 1745~1755MHz 移动台发1840~1850MHz 基站发（共10MHz ）1710~1785MHz 移动台发1805~1880MHz 基站发6、“多址”（Multi Access ）是指在多信道共用系统中，终端用户选择通信对象的传输方式，在陆地蜂窝移动通信系统中，用户可以通过选择“频道”、“时隙”或“PN 码”等多种方式进行选址，它们分别对应地被称为“频分（Frequency Division ）多址”、“时分（Time Division ）多址”和“码分（Code Division ）多址”。
简称FDMA, TDMA 和CDMA.7、Pt （dBm ）=10lg 1mW W ）（m Pt8、No= KT B （W ） No （dBw ）=－174 dBm + 10lgB （G121，C114）9、当编码器每20ms 取样一次，线性预测声域分析抽头为8时，输出260bit ，此时编码速率为260/20=13Kbits/s ，即为全速率信道。
射频微波基础知识
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。
RF知识详细介绍
RF知识详细介绍射频（Radio Frequency，缩写为RF）是指在30kHz到300GHz频率范围内的无线电信号。
射频技术已经广泛应用于各种领域，包括通信、雷达、导航、无线电广播等。
以下是对射频知识的详细介绍。
射频技术的基础是电磁波理论，它是通过电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播模式。
电磁波分为不同的频段，射频就是其中的一种频段。
射频信号是一种高频信号，其特点是能够穿透一定的材料，可以在空气、水和其他介质中传播。
射频技术在通信领域中起到了至关重要的作用。
无线通信系统利用射频信号进行信息传输，例如手机、无线局域网（WiFi）、蓝牙等。
射频信号可以通过调制技术将音频、视频和其他数据转化为无线信号，然后通过天线发送和接收。
同时，射频技术还可以用于增强通信信号的传输距离和可靠性，例如信号增益器和中继器。
射频技术也广泛应用于雷达（Radar）等领域。
雷达通过发射射频信号并接收反射回来的信号来探测和跟踪目标的位置和速度。
雷达在航空、军事以及天气预报等领域都有重要的应用。
除了通信和雷达，射频技术还被应用于导航系统。
全球定位系统（GPS）就是一种利用射频信号进行导航的系统。
GPS系统利用多颗卫星发射射频信号，并通过接收这些信号的时间延迟来计算出接收器的位置。
射频技术还可以用于其他导航系统，如卫星导航系统和无线定位系统等。
此外，射频技术还在无线电广播和电视广播等领域中起到了关键作用。
射频信号可以通过调幅（AM）或者调频（FM）的方式来传输音频信号，从而实现无线电和电视广播的传输。
射频技术的发展也面临一些挑战和问题。
射频信号的传输会受到多径传播、衰落和干扰等因素的影响。
为了克服这些问题，需要采用合适的调制、编码和检测技术，以提高信号的质量和可靠性。
此外，由于射频信号的高频特性，需要注意功率控制和频谱管理等技术。
总之，射频技术是一门涵盖广泛领域的重要技术。
它在通信、雷达、导航、广播和其他领域中有着广泛的应用。
RF 基础知识
1. 什么是RF？答：RF 即Radio frequency 射频，主要包括无线收发信机。
2. 当今世界的手机频率各是多少（CDMA，GSM、市话通、小灵通、模拟手机等）？答：EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz；CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。
3. 从事手机Rf工作没多久的新手，应怎样提高？答：首先应该对RF系统(如功能性)有个系统的认识，然后可以选择一些芯片组，研究一个它们之间的连通性(connectivities among them)。
4. RF仿真软件在手机设计调试中的作用是什么？答：其目的是在实施设计之前，让设计者对将要设计的产品有一些认识。
5. 在设计手机的PCB时的基本原则是什么？答：基本原则是使EMC最小化。
6. 手机的硬件构成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU，这里的ABB、DBB和PMU等各代表何意？答：ABB是Analog BaseBand，DBB是Ditital Baseband，MCU往往包括在DBB芯片中。
PMU是Power Management Unit,现在有的手机PMU和ABB在一个芯片上面。
将来这些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都会集成到一个芯片上以节省成本和体积。
7. DSP和MCU各自主要完成什么样的功能？二者有何区别？答：其实MCU和DSP都是处理器，理论上没有太大的不同。
但是在实际系统中，基于效率的考虑，一般是DSP处理各种算法，如信道编解码，加密等，而MCU处理信令和与大部分硬件外设（如LCD等）通信。
8. 刚开始从事RF前段设计的新手要注意些什么？答：首先，可以选择一个RF专题，比如PLL，并学习一些基本理论，然后开始设计一些简单电路，只有在调试中才能获得一些经验，有助加深理解。
9. 推荐RF仿真软件及其特点？答：Agilent ADS仿真软件作RF仿真。
射频基础知识资料课件
WiFi技术利用了射频技术中的无线局域网技术，通过无线方式连接设备到互联网。
工作流程
WiFi路由器通过无线方式与设备建立连接，设备通过浏览器或特定的应用程序向路由器发送请求。路由器将请求 发送到互联网上的目标服务器，服务器响应并将数据返回到路由器，再由路由器将数据发送到设备。
案例三：GPS定位原理及关键技术特点
射频信号可用于治疗某些疾病，如肿瘤、 心血管疾病等，也可用于医学影像和生理 信号采集。
02
射频基础知识
射频电路基础
01
02
03
射频电路组成
射频电路主要由天线、射 频前端、射频芯片和电源 管理模块等组成。
射频电路设计原则
射频电路设计需要遵循稳 定性、高效性、一致性和 可靠性等原则。
射频电路优化方法
射频技术的数字化和智能化
随着数字化和智能化技术的不断发展，射频技术也需要适 应数字化和智能化的趋势，实现更高效、更灵活、更智能 的无线通信。
射频技术发展面临的挑战
01 02
传输损耗和干扰问题
随着无线通信技术的发展，射频信号需要传输更远的距离，同时需要处 理更多的干扰问题，如何提高传输效率和抗干扰能力是射频技术面临的 重要挑战。
射频基础知识资料课件
目录
• 射频基础概念 • 射频基础知识 • 射频技术原理 • 射频技术应用 • 射频技术发展趋势与挑战 • 射频技术应用案例
01
射频基础概念
射频定义
01
射频（Radio Frequency，RF） 定义为一种电磁波，其频率在一 定范围内，常用的单位是赫兹（ Hz）。
02
射频信号是指通过调制或其他方 式加载了信息的电磁波，常用于 无线通信和传输数据。
RF 基础知识讲解
1,收音广播 常见的两种调制方式：AM和FM 一般中波广播(MW: Medium Wave)采用了调幅(AM) 的方式,短波广播采用调频广播。 在我国，中波广播频段是526.2KHz-1605.2KHz;短波广 播频段是87.5-108MHz 人们经常理解误区： 人们经常理解中波广播(MW) 就是AM。实际上MW只 是诸多利用AM调制方式的一种广播，像在高频(330MHz)中的国际短波广播所使用的调制方式也是AM， 甚至比调频广播更高频率的航空导航通讯(116136MHz)也是采用AM的方式，只是我们日常所说的 AM波段指的就是中波广播(MW）,FM也是类似情况。
2，2.4G波的应用 我们们的生活中到处都充满了2.4GHz。你的 路由器、无绳电话、蓝牙耳机、无线摄像头、 无线门铃等的无线设备都是应用2.4GHz赫兹
Wifi 应用
ห้องสมุดไป่ตู้
1，Camera IR 应用
2,baby monitor RF 模组应用
频率 30-300 Hz 300-3000 Hz 3-30 KHz 30-300 KHz 300-3000 KHz 3-30 MHz 30-300 MHz 300-3000 MHz 3-30 GHz 30-300 GHz 300-3000 GHz 0.23-1 GHz 1-2 GHz 2-4 GHz 4-8 GHz 8-12.5 GHz 12.5-18 GHz 18-26.5 GHz 26.5-40 GHz 40-300 GHz 300-3000 GHz
波长 10,000-1,000 km 1,000-100 km 100-10 km 10-1 km 1-0.1 km 100-10 m 10-1 m 100-10 cm 10-1 cm 1-0.1 cm 1-0.1 mm 130-30 cm 30-15 cm 15-7.5 cm 7.5-3.75 cm 3.75-2.4 cm 2.4-1.67 cm 1.67-1.13 cm 1.13-0.75 cm 7.5-1 mm 1-0.1 mm 人说话频率
RF基本概念
RF基本概念培训教材基本概念Radio Frequency ，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。
1．频率：一个信号在一秒周期内循环的次数。
2．微波：微波具有很高的频率，在一秒周期内有1G~2G的循环。
3．滤波器：需要的波可以通过，不需要的波滤掉。
4．双工器：双工器包含两个连接在一起的滤波器，这两个滤波器有一个公共的端口，叫天线端。
它们的功能也不同，一个传输信号，一个接受信号，两个滤波器的响应在频率上很接近，因此一个必须抑制另一个滤波器的信号。
5．插损：有多少功率损失在装置中。
6．回损：损耗在装置中产生的回波。
7．为什么校准？排除网络分析仪的误差，了解电缆的性能是否良好以及各种未知情况，消除系统误差。
8．何时校准？测试新产品之前或检查出系统误差较大的时候。
9．如何判断校验是否成功？Channel 1. S11或S22,Channel 2. S21,看系统匹配S21是否>-0.005dB,S11和S22是否当你校验好之后，将双阴连接，再接你使用的负载，看测量值回波损耗是否11．网络分析仪的电缆每天要清洁，减少误差。
你每天使用的连接件也必须每天用酒精和棉签清洁，同样是为了减少误差。
12．带内波动：通带内最差的插损减去最小的插损。
（数值都是用绝对值） 13．滤波器最好的插损可能在哪里？在通带的中间位置。
14．调试螺钉的作用：调谐螺钉：顺时针旋转，频率向低端偏移。
逆时针旋转，频率向高端偏移。
耦合螺钉：顺时针旋转，将通带频率增宽。
逆时针旋转，将通带频率变窄。
TuningRX：接受端 TX：发射端Attenuation: 在某特定频率范围内，滤波器可大量削弱信号程序：一．校验使用响应校验方式对记录本进行校验，使用完全双端口校验方式对其它记录本进行校验。
在每个班的开始用每台网络分析仪测试参考产品，确保全部网络分析仪工作正常。
RF基础知识
RF基础知识RF基础知识Trainning （三）工：姓名：常见名词解释R F: Radio Frequency,射l。
B T: Bluetooth，蓝牙。
蓝牙是一种低成本大容量的短距离无线通信规范。
蓝牙规范采用微波频段工作，传输速率每秒１Ｍ字节，最大传输距离１０米，通过增加发射功率可达到１００米。
WLAN: Wireless Local-area Network的缩写.即无线局域网. 是络与无线通信技术相结合的产物。
目前无线以太网的主要产品有802.11b、802.11g和802.11a。
802.11b工作在2.4G频段上，提供1M、2M、5.5M和11M的自适应速率，用户的实际最高速率可达5M。
其无线传输距离可达50至100米。
一般一个AP可同时为25个用户提供服务。
不同厂家的网卡和AP之间具有较好的互通性，产品较普及。
802.11g 也工作在2.4G上，速率比802.11b高一倍，覆盖距离与802.11b 接近，产品与802.11b完全兼容，支持的厂家不少，价格与802.11b几乎相同。
802.11a工作在5GHz频段上，速率可达54Mb/s，覆盖距离最大在20米以内，目前已有产品销售，但价格较高，提供产品的厂家较少。
现阶段，广东电信无线局域网的建设基于802.11b技术。
在对802.11b+进行测试并进行相应性能的比较后，考虑同时采用802.11b和802.11b+。
WiFi: Wireless Fidelity，又称802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。
今夏最流行的笔记本电脑技术――迅驰技术就是基于该标准的，无线上网已经成为现实。
EDGE:GPRS:GSM:FM:GPS:RF基础知识TXP:FBER:IEE802.11B:IEE802.11G:802.11b和802.11a是1999年出台得标准，它们分别工作在2.4GHz和5 GHz频段，前者采用直接序列扩频（DSSS）技术，传送速率可达11Mbit/s，后者则采用正交频分复用（OFDM）技术，传送速率可达54Mbit/s.此后，在媒体接入控制/链路连接控制（MAC/LLC）层面上进行扩展，形成了802.11c以及802.11d 标准。
RF 基础知识
基带信号 带通
低噪声 放大器
天馈
接收机射频局部：选出有用信号，经放大后由解调器解调，把频带信号 变为基带信号。
30
发射机与接收机射频局部设计的关键问题
适宜的调制、解调方法 接收机需要能够选出有用信号，并抑制干扰 接收机的灵敏度线性动态范围 高效率的 不失真的功率放大器 发射信号对相邻信道干扰要尽可能小 天线转换器的损耗要小，隔离度要高
24
• 驻波比反映了天馈系统的匹配情况，以天 线作为发射天线时发射出去和反射回来的 能量的比来衡量天线性能。
• 驻波比是由天馈系统的阻抗决定。天线的 阻抗与馈线的阻抗、接收机的阻抗一致， 驻波比就小。驻波比高的天馈系统，信号 在馈线中的损失很大。
• 它与反射损耗可以通过一个公式转换。
25
传输线相关概念
选择性好
频带选择
镜像抑制
信道选择
信道选择
• 滤二择波次性器 变的频矛方盾滤案波器——用滤于波器解决灵敏滤波度器 和选V(t)
LO 1
LO 2
35
直接下变频方案
• 直接下变频〔零中频方案〕
• 取中频为零，即本振频率等于载频。这 样就不会存在镜像频率，也不存在镜像 频率干扰的问题。
• 数字通信的直接低下通滤变波器频方案原理框图
14
级联网络的噪声系数公式
G 1 、 N F 1
G 2 、 N F 2
G n 、 N F n
1 2 1 1 . 1 2 n . 1 n 1 . .
15
线性相关
• 信号在通过射频通道〔这里所谓的 射频通道是指射频收发信机通道， 不包括空间段衰落信道〕时会有一 定程度的失真，失真可以分为线性 失真和非线性失真。产生线性失真 的主要有一些滤波器等无源器件， 产生非线性失真的主要有一些放大 器、混频器等有源器件。另外射频 通道还会有一些加性噪声和乘性噪 声的引入。
射频(rf)器件基础知识培训
2020/1/25
射频器件基础知识
16
2端口网络的S参数
• S11为放大器的输入 反射系数
• S21为放大器的增益 • S22为放大器的输出
反射系数 • S12为放大器的反向
隔离度
2020/1/25
射频器件基础知识
17
射频电路基础 ——非线性失真
• 什么是线性失真？ • 什么是非线性失真？ • 非线性失真的主要指标
2020/1/25
射频器件基础知识
31
射频小信号放大器 ——工作原理
B
Channel Stop
E
B
C
Metal 2
Metal1
Field Oxide Subcollector
C deep
P-Substrate 20 cm
2020/1/25
Only Difference
Base - SiGe replaces Silicon
2020/1/25
射频器件基础知识
22
射频电路基础 ——功率
• 射频信号的功率常用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( dBm)
10log x1000
1
• 例如：1W等于30dBm，等于0dBW。
2020/1/25
射频器件基础知识
• IP3
• 任一微波单元电路，输入信 号增加1dB，输出三阶交调 产物将增加3dB，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
• PndB
• ndB压缩点用来衡量电路输 出功率的能力
无线射频基础知识介绍
无线射频基础知识介绍无线射频（Radio Frequency, RF）技术是一种利用无线电频率范围内的电磁波进行数据传输和通信的技术。
它广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域，并且在物联网和5G等新兴领域中扮演着重要角色。
一、无线射频的基本概念无线射频是指频率范围在3kHz到300GHz之间的电磁波。
它是通过振荡器产生的电磁波，并通过天线进行辐射和接收。
射频信号的特点是可以传输较长距离，穿透能力强，适用于无线通信和广播。
二、无线射频的特性1.频率范围广泛：从低频到高频，无线射频可以覆盖从几kHz到几GHz的频率范围。
2.能量传播：无线射频信号以电磁波的形式传播，可以穿透大部分非金属材料，如墙壁、树木等。
3.多径传播：由于无线信号会反射、绕射和衍射，从而形成多个路径的传播，可能导致信号干扰和衰减。
4.抗干扰能力：无线射频系统具有一定的抗干扰能力，可以通过调制技术、编码技术和频谱分配等方式来减小干扰。
三、无线射频的应用领域1.无线通信：无线射频技术是现代移动通信系统的基础，包括手机、无线局域网（Wi-Fi）、蓝牙和卫星通信等。
2.广播：广播电台利用无线射频技术传输音频信号，实现广播节目的传播。
3.雷达：雷达系统利用射频信号来探测目标的位置、速度和距离，广泛应用于军事和民用领域。
5.定位和导航：利用无线射频信号和三角测量原理，可以实现定位和导航功能，如GPS系统。
6.医疗：医疗设备中的无线射频技术可以用于监测患者的生命体征、无线手术和无线成像等。
7.物联网：物联网系统中的无线射频技术实现物体之间的无线连接和通信，促进设备之间的互联互通。
四、无线射频的未来发展随着科技的不断进步，无线射频技术也在不断发展。
未来，无线射频技术可能会有以下趋势：1.5G技术的推广：5G技术将提供更高的速度和更低的延迟能力，将推动无线通信技术的进一步发展和应用。
2.物联网应用的普及：物联网将实现设备之间的互联互通，无线射频技术在物联网中将发挥更加重要的作用。
射频电路需要什么知识点
射频电路需要什么知识点在设计和理解射频（Radio Frequency，RF）电路时，需要掌握一系列的知识点。
本文将从基础知识到高级概念逐步介绍射频电路设计所需的知识点。
1.电路基础知识首先，要理解射频电路，需要掌握电路基础知识。
这包括电压、电流、电阻、电感和电容等基本概念。
了解欧姆定律、基本电路分析方法和电路元件的特性对射频电路的设计至关重要。
2.信号与频谱分析了解信号与频谱分析是射频电路设计的关键。
射频信号是高频信号，需要掌握频谱分析的基本原理和方法。
掌握傅里叶变换和频谱分析工具的使用能够帮助我们理解和分析射频信号的特性。
3.射频器件特性了解常用的射频器件特性对射频电路设计非常重要。
例如，掌握二极管和晶体管的特性，了解它们的非线性特性、频率响应和功率特性等。
4.射频放大器设计射频放大器是射频电路中的核心组件之一。
掌握射频放大器的设计原理、放大器级数和匹配网络设计的基本方法。
5.射频滤波器设计射频滤波器用于剔除不需要的频率分量，保留感兴趣的射频信号。
了解射频滤波器的基本原理、滤波器类型和设计方法对射频电路的性能至关重要。
6.射频混频器设计射频混频器用于将一个射频信号与一个局部振荡信号相互作用，产生新的频率组合。
了解射频混频器的工作原理、类型和设计方法是进行频率转换和调制的关键。
7.射频天线设计射频天线用于发送和接收无线电信号。
了解射频天线的基本原理、天线参数和天线设计方法对射频通信系统的性能至关重要。
8.射频布线与阻抗匹配在射频电路设计中，良好的布线和阻抗匹配能够减少信号损耗和反射。
掌握射频布线技巧和阻抗匹配方法对射频电路的性能具有重要影响。
9.射频电路仿真与优化现代工具如电磁场仿真、电路仿真和优化软件等可以帮助设计师验证和优化射频电路设计。
了解射频电路仿真和优化方法可以提高设计效率和性能。
总结起来，射频电路设计需要掌握电路基础知识、信号与频谱分析、射频器件特性、射频放大器设计、射频滤波器设计、射频混频器设计、射频天线设计、射频布线与阻抗匹配以及射频电路仿真与优化等知识点。
RF设计基础
如果信號頻率為2.412G Hz,信號在PCB板中的 波長為λFR4 =ν/f=58mm
• 由此可知基頻信號要升頻為RF的原因： 基頻信號是低頻信號，如果頻率為 3kHz，波長達100km，天線長度取1/10 波長，達10km以上，如果頻率為 2.412GHz,波長為12cm，天線長度則可 取1.2cm。為了有效地輻射，發射信號的 頻率必須是高頻，以降低天線的尺寸。
RF設計基礎
一、RF 基本原理
在信號的分析上，不外乎時域、頻域及功率 三種: • 時域 將信號表示成時間的函數f(t) 量測儀器:示波器 作用:量測信號源的活動在時域中分析。
•
頻域（變換域）：通過正交變換，將信號表示 成其他變數(如頻率)的函數。一般常用的是傅 利葉變換 (F.T)。 傅利葉變換公式：
根據資料計算BFG425W在頻率為3GHz 時的輸出反射係數 （S21）。計算輸出回傳損耗和輸出阻抗，補償回饋部分。
六、傳輸線 同軸線或同軸電纜(coaxial cable)，微帶線 (microstrip)，平行雙線(twin-lead, two wire)， 共面波導(co-planar wave guide, CPW)
BGA2711 在频率为2GHz 时产生10dB 的输入反射损耗或VSWR=1.92。该 反射可能由阻值为96.25Ω或25.97Ω的阻抗引起。在四分之一波长（λ/4）的 距离处用50 欧的电缆来测量该电阻值将会导致致命的错误，那是因为 in1=96.25Ω看起来象25.97Ω而第二级的Zin2=25.97Ω看起来象96.25Ω
• 路徑衰減是自然因素，是RF波的波前自然 擴增所造成之現象，亦是最大的RF衰減因 素。到目前為止，尚無法製造出類似雷射 光的RF波，亦即此RF波內各個分子都是完 全一致的，故行進方向完全相同，這種RF 波能行進無限遠而不會衰減。
RF的常用基本概念计算及相关知识
RF的常用基本概念计算及相关知识射频（Radio Frequency，RF）是指频率在300kHz至300GHz之间的电磁波。
在射频领域中，有一些常用的基本概念和相关知识。
下面将对这些概念进行介绍并进行相关的计算。
1. 频率（Frequency）：频率是指单位时间内电磁波振动的次数，通常以赫兹（Hz）为单位。
频率可以通过以下公式计算：频率=1/周期2. 周期（Period）：周期是指电磁波一个完整振动所需的时间。
周期可以通过以下公式计算：周期=1/频率3. 空间波长（Wavelength）：空间波长是指电磁波在空间中一个完整波动所需的距离。
空间波长可以通过以下公式计算：空间波长=速度/频率4. 速度（Speed）：速度是指电磁波在空间中传播的速度，通常以光速（299,792,458 米/秒）为参考。
5. 幅度（Amplitude）：幅度是指电磁波的振幅或强度。
幅度可以通过电磁波的最大电场或磁场强度来表示。
6. 相位（Phase）：相位是指电磁波振动的起始点。
相位可以位相角（Phase Angle）来表示，常用弧度或度数来度量。
7. 波速（Wave Velocity）：波速是指电磁波在介质中传播的速度，它与介质的折射率有关。
8. 衰减（Attenuation）：衰减是指电磁波在传输过程中能量的减弱，通常以分贝（dB）为单位。
衰减可以通过以下公式计算：衰减(dB) = 10 * log10 ( Pi / Pr)其中，Pi是输入功率，Pr是输出功率。
9. 带宽（Bandwidth）：带宽是指电磁波在一定频率范围内的宽度。
对于连续信号来说，带宽可以通过最高频率和最低频率之差来确定。
10. 峰值功率（Peak Power）：峰值功率是指电磁波的最大功率。
11. 平均功率（Average Power）：平均功率是指电磁波在一个周期内的平均功率。
12. 噪声（Noise）：噪声是指电磁波中无用信号的干扰，可以通过信噪比（Signal-to-Noise Ratio）来衡量。
天线RF基础
-110dBm – 43dBm = -153dBc 因此，互调参数可以描述为：-153dBc@43dBm 或 -110dBm@43dBm
通常，IM用负值来描述，越小互调性能越好
除了空气,所有介质对波长和传输速 度都有影响
第2页/共23页
相位和波长关系
• 相位是对线缆电长度的另一种 描述．如左图，一个波的振动周 期内，随幅度的变化，我们可以 用一个圆周相位稳定度和相位 差来描述线缆的长度偏差，一般 是随温度和弯曲而变化的．
第14页/共23页
极化 ( Polarisation )
根据波的传输原理，多极化天线中我们要保证发射和接收的极化相同，否则会 出现“极化损耗(Polarisation Loss)”，请参考下表：
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波束宽( Beamwidth)
•天线辐射信号的模式
辐射模式描述了天线发射波束的特性，这些特性可以通过垂直平面， 水平平面和3D显示出来，包括旁瓣，前后比等等．
•驻波比的计算
VSWR=Umax/Umin
Umax=Uf+Ub; Umin=Uf-Ub
第6页/共23页
回波损耗(RL)和驻波比(VSWR)关系
和回波损耗(RL)相反，注波比 (VSWR)值越小越好． RL和VSWR关系： RL=20 lg (VSWR+1)/(VSWR-1)
第7页/共23页
阻抗和衰减
隔离度 ( Isolation )
隔离度只用来描述双(多)极化天线．它描述的是 两个极化的信号相互影响的程度,单位为dB.
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为什么使用超外差接收机
中频段更容易选择信道 中频段更容易实现高增益放大器 中频段的解调及A/D变换更容易
33
超外差式接收机
• 缺点：组合干扰频率点多,存在寄生通道干扰 • 原因：变频器不是理想乘法器
措施：用变频器前端的滤波器BPF1滤除干扰频率信号
34
超外差式接收机
• 中频选择
• 灵敏度：中频高，镜像频率远离有用信号，利于 抑制镜像频率干扰。 • 选择性：等Q值时，中频低则带宽窄，选择性好
通信系统组成
2015-3-14
5
5
无线通信使用的频率和波段
• 无线电波波段划分
频段名称
ELF(极低频) VF (音频) VLF (甚低频)
频率范围
30~300 300 ~3000 3~30 Hz Hz kHz
波长范围
10,000~1000 km 1000~100 km 100~10 km
传播特性
Zl Zo Zl Zo
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传输线相关概念
• 在目前世界上的微波通讯系统一般 分为两种特性阻抗，一种是50欧姆系 统，如军用的微波、毫米波通讯系统， 雷达，我们目前开发的蜂窝通讯系统 GSM、WCDMA等；另一种是75欧姆系统， 这种系统相对比较少，如我们目前使 用的有线电视系统。
23
传输线相关概念
26
第二章 射频系统组成和常用射频器件
• 一般射频系统组成 • 常用射频器件
27
射频系统组成
射频工程 师需要做 的事情
28
常用射频器件
• • • • • 发射机和接收机 低噪声放大器 混频器 锁相与频率合成技术 高频功率放大器
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发射机和接收机
振荡器 调制器 基带信号 上变频 本振信号
高频 功率放大
6
• •
在一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波 波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），
频率和波 长 频率范围 波长范围
波段代号 L S C X Ku K Ka 1~2GHz 2~4GHz 4~8GHz 8~13GHz 13~18GHz 18~28GHz 28~40GHz 30~15cm 15~7.5cm 7.5~3.75cm 3.75~2.31cm 2.31~1.67cm 1.67~1.07cm 1.07~0.75cm
低通滤波器 本振
射频 输入
I Q 低通滤波器
90o
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直接下变频方案
• 零中频方案的优点：
– 无镜频干扰 – 射频部分电路模块少，易满足线性动态范围 本振泄漏 – 低噪声放大器偶次谐波失真干扰 – 直流偏差 – 噪声
37
直接下变频方案
直流偏差示意图
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。
41
混频器的性能指标
(1)增益：输出中频信号大小与输入射频信号大小之比 电压增益AV=VIF/VIN .AV越大，接收机灵敏度越高。 功率增益GP=PIF/PIN 由于端口特性阻抗不同，其dB 值会与电压增义值不同。 (2)噪声 混频器处于整个接收机的前端，它的噪声系数对整个 接收机来讲是相当重要的。 (3)线性范围 混频器对输入小信号而言，是线性网络，随着信号的 增加会出现非线性失真。 指标: 1dB压缩点 ·三阶互调截点 ·线性动态范围
射频基础知识
1
课程目标
• 1.熟悉射频基本概念. • 2.熟悉射频基本器件和架构. • 3.熟悉一般射频测试项.
2
课程内容
• 第一章 射频基本概念 • 第二章 射频基本器件和架构 • 第三章 一般射频测试项
3
第一章
• • • •
无线通信系统
无线通信使用的频率和波段 射频常用单位 射频常用概念
4
• 回波损耗
• 回波损耗也是射频上用得比较多得一个 名词，它和前面得反射系数、驻波比都是用 来反映端口得匹配状况的。回波损耗表示端 口的反射波的功率与入射波功率之比。回波 损耗与反射系数的关系为： • 回波损耗＝20log（） • 由公式可以计算：回波损耗为26dB时， 对应的反射系数为0.05，驻波比为1.1。由此 也可以估计一下，驻波为2时的回波损耗是多 少（9.5dB），也就可以理解对于功放后级的 驻波要求为何严格。
38
数字中频方案
第一次混频后的信号经放大直接进行A/D变换， 然后采用两个正交的数字正弦信号作本振，采 用数字相乘和滤波后得到基带信号。
优点：处理灵活 缺点：对A/D要求高：速度、分辨率(量化噪声)、动态范 围、线性度
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低噪声放大器(Low Noise Amplifier)的特点
• 位于接收机前端：
Pno表示输出噪声功率，Pni表示输入 噪声功率，G为单元增益。
14
级联网络的噪声系数公式
G1、NF1
G2、NF2
Gn、NFn
NF总 NF1
NF2 G1
1
...
NFn
1
G1 G2 ... Gn 1
15
线性相关
• 信号在通过射频通道（这里所谓的 射频通道是指射频收发信机通道， 不包括空间段衰落信道）时会有一 定程度的失真，失真可以分为线性 失真和非线性失真。产生线性失真 的主要有一些滤波器等无源器件， 产生非线性失真的主要有一些放大 器、混频器等有源器件。另外射频 通道还会有一些加性噪声和乘性噪 声的引入。
30~300 MHz
300 ~3000 MHz 3 ~30 GHz
10~1
100~10 10~1
m
cm cm
移动通信、电视、雷达、导航
EHF (极高频)
Decimillimeter 至高频
30 ~300 GHz
300~3000 GHz
1~0.1
1~0.1
cm
mm
与VHF类同，还用于散射通信、 卫星通信等
24
• 驻波比反映了天馈系统的匹配情况，以天 线作为发射天线时发射出去和反射回来的 能量的比来衡量天线性能。 • 驻波比是由天馈系统的阻抗决定。天线的 阻抗与馈线的阻抗、接收机的阻抗一致， 驻波比就小。驻波比高的天馈系统，信号 在馈线中的损失很大。 • 它与反射损耗可以通过一个公式转换。
25
传输线相关概念
• 驻波比
• 解释：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：
VSWR 1 1
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2.0。 驻波比恶化意味着信号反射比较厉害，也就是说负载和传输线的匹 配效果比较差。所以在一个系统中，如果驻波比很差，可能会使信 号传输效果变差，通道增益下降。一个比较典型的例子就是灵敏度 问题。
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：
pdBm 10
X 1000mW log 1mW
X W
pdBW 10 log 1W
31
接收机方案
• 超外差式接收机 • 直接下变频方案 • 数字中频方案
32
超外差式接收机
• 超外差式接收机的结构框图
BPF1 小信号 放大器 BPF2 中频 放大 BPF2 解调
VRF cos RF t
VLO cos LO t
V (t )
下变频器：混频，得到中频信号 IF RF LO
• 二次变频方案——用于解决灵敏度和选择性的矛盾
频带选择 滤波器 镜像抑制 滤波器 信道选择 滤波器 信道选择 滤波器
V (t )
LO1
LO 2
35
直接下变频方案
• 直接下变频（零中频方案）
– 取中频为零，即本振频率等于载频。这样就不会存 在镜像频率，也不存在镜像频率干扰的问题。
• 数字通信的直接下变频方案原理框图
传播损耗小，通信距离远，信 号稳定可靠，渗入地层、海水 能力强
LF (低频)
MF (中频) HF (高频)
30 ~300
3 ~30
kHz
MHz
10~1
1~0.1 100~10
km
km m
用于导航、长距离通信
广播、船舶通信、飞行通信 广播、中远距离通信
300 ~3000 kHz
VHF (甚高频)
UHF (超高频) SHF (特高频)
带通
发射机射频部分：完成基带信号对载波的调制，并搬移到适当的频段 上以一定功率发射。
基带信号 带通
低噪声 放大器
天馈
接收机射频部分：选出有用信号，经放大后由解调器解调，把频带信号 变为基带信号。
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发射机与接收机射频部分设计的关键问题
– – – – – –
合适的调制、解调方法 接收机需要能够选出有用信号，并抑制干扰 接收机的灵敏度线性动态范围 高效率的 不失真的功率放大器 发射信号对相邻信道干扰要尽可能小 天线转换器的损耗要小，隔离度要高
• 1dB压缩点
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1dB压缩点
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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：