手机射频基础知识
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。
射频通信基础知识科普,超通俗解释!
射频通信基础知识科普，超通俗解释！一、电磁波电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。
电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。
变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场。
在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去;在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。
二、直射波类比：在桌球这项运动中，很多规律很像电磁波的规律。
假若直接撞击球中心打出去的时候假使没有任何阻挡，球将沿直线运行，好比直射波。
由发射天线沿直线到达接收点的无线电波，被称为直射波。
自由空间电波传播是电波在真空中的传播，是一种理想传播条件。
电波在自由空间传播时，可以认为是直射波传播，其能量既不会被障碍物吸收，也不会产生反射或散射。
三、反射波类比：我们还以桌球运动为例，如果打出的球碰到的桌边，它就按照反射角等入射角的规律运行，好比反射波。
应用：在高速铁路无线覆盖选站的时候，要关注无线电波的入射角问题。
备选站址不能太远，否则入射角太大，进入车厢内的折射能力就减少，一般会选取离铁路100米左右的站址。
无线信号是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，称为反射波。
反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。
反射波是在两种密度不同的传播媒介的分界面中才会发生，分界面媒质密度差越大，波的反射量越大，折射量越小。
波的入射角越小，反射量越小，折射量越大。
四、绕射波类比：再以桌球运动为例，假如在击球之后，母球和另一个球相切，根据力度和方向，它可以绕过视距内球，就很像绕射;当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时，无线电波绕过障碍物而传播的现象称为绕射。
绕射时，波的路径发生了改变或弯曲。
由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。
手机射频技术和手机射频模块基础解读
手机射频技术和手机射频模块基础解读手机在向双模/多模发展的同时集成了越来越多的RF技术。
手机射频模块有哪些基本构成?它们又将如何集成?RF收发器，功率放大器，天线开关模块，前端模块，双工器，SAW滤波器……跟着本文，来一一认识手机射频技术和射频模块的关键元件们吧!进入移动互联网时代，手机集成了越来越多的RF技术，比如支持LTE、TD-SCDMA、WCMDA、CDMA2000、HSDPA、EDGE、GPRS、GSM中多个标准的双模/多模手机，可实现VoIP、导航、自动支付、电视接收的Wi-Fi、GPS、RFID、NFC手机。
采用多种RF技术使手机的设计变得越来越复杂。
手机射频技术和手机射频模块基本构成3G手机射频部分由射频接收和射频发送两部分组成，其主要电路包括天线、无线开关、接收滤波、频率合成器、高频放大、接收本振、混频、中频、发射本振、功放控制、功放等。
总体来说，基本的手机射频部分中的关键元件主要包括RF收发器(Transceiver)，功率放大器(PA)，天线开关模块(ASM)，前端模块(FEM)，双工器，RF SAW滤波器及合成器等，如图所示。
下面将着重从三个基本部分开始介绍：图手机射频模块基本构成图手机射频模块功率放大器(PA)功率放大器(PA)用于将收发器输出的射频信号放大。
功率放大器领域是一个有门槛的独立的领域，也是手机里无法集成化的元件，同时这也是手机中最重要的元件，手机性能、占位面积、通话质量、手机强度、电池续航能力都由功率放大器决定。
功率放大器领域主要厂家是RFMD、Skyworks、TriQuint、Renesas、NXP、Avago、ANADIGICS。
现在，原本是PA企业合作伙伴的高通，也直接加入到PA市场中，将在2013年下半年推出以CMOS制程生产的PA，支持LTE-FDD、LTE-TDD、WCDMA、EV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA与GSM/EDGE七种模式，频谱将涵盖全球使用中的逾40个频段，以多频多模优势宣布进军PA产业。
05113052RDPHS手机射频基础知识
指标标称值：10mW。
2）邻道功率（Adjacent channel power） ：
邻道功率是指手机工作于发射状态（Burst）下，以距离中心 频率f KHz的频率点为中心的96KHz带宽内，0.625ms内的平均 功率。其单位用nW表示。针对PHS手机，其邻道功率应在中心频 率的600KHz处，900KHz处测试。
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3.4 锁相环路及使用器件
手机的锁相环电路为手机提供上、下变频的本振信号，其中 鉴相电路在AN6591中实现，VCO、滤波电路外加。其中一本振 频率为1650MHz～1686MHz，锁相时间为600us左右，二本振频率 固定为233.15MHz，其锁相时间为600us左右。
使用器件有：松下的VCO（ENF-VK1），maruwa的VCO （MVF-1668-27-C1433）,飞利浦的高频三极管（BFR92AW）， 东芝的变容管（HUV355B ）。
指标要求：上升沿： ≤13us；下降沿： ≤13us。
4）载波关断泄漏功率（Carrier off time leakage power ）：
载波关断泄漏功率是指在没有发射信号时，在相应的发射频 段内的功率辐射。单位用nW表示。
指标要求：≤80nW
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4. PHS手机的射频技术指标（3）
5）发射杂散（Transmission spurious）：
手机发射机工作时，在其RF频道的带内外的任何RF杂散辐射 的峰值功率电平。单位用nW或uW表示。
这些杂散辐射包括：谐波辐射、分(频)谐波辐射、寄生辐射 以及互调产物辐射等
指标要求：带内≤250nW；带外≤2.5uW。
手机射频工作原理
手机射频工作原理
手机射频工作原理主要包括信号传输、调制解调、发射接收等几个方面。
首先是信号传输部分。
手机射频信号主要以电磁波的形式传输，传输的频率一般在800MHz至2.6GHz之间。
手机通过天线接
收到的信号经过放大、滤波、混频等处理后，得到基带信号。
接着是调制解调部分。
基带信号需要通过调制技术转换成射频信号才能传输出去。
手机一般采用调频(FM)和相移调制(PSK)
等调制方式，将基带信号转换成高频射频信号。
同时，在接收端，手机通过解调技术将接收到的射频信号转换成基带信号。
最后是发射接收部分。
手机通过发射天线将调制好的高频射频信号发射出去，同时通过接收天线接收到的射频信号。
在发射和接收过程中，手机还需要进行功率控制、频率同步、信道选择等操作。
手机射频工作的基本原理就是通过信号传输、调制解调、发射接收等过程实现无线通信。
同时，手机还通过天线、放大器、滤波器、混频器等元件来实现信号的放大、选择和转换。
手机射频基本原理
BTX培训文档手机射频基本原理及生产使用手册简介：本文对目前公司所做的GSM以及CDMA手机的射频部分原理做了简单介绍，着重于生产所用的校准终测软件的使用，常见问题的分析与解决。
阅读本文的时候还可参考另外一篇《G+C项目产线使用手册》。
具体的CDMA错误代码还可参考《AMTS_Calibration_Error_Codes_and_Troubleshooting_7_U》一.GSM：1．基本通信架构示意图注：蓝色字体框仅起到标识作用，不代表实际器件；A．发射通路（TX）基带送过来的IQ信号进入收发芯片（MT6129）以后进行上变频，将基带信号调制到射频信号，MT6129将此射频信号送出，经过匹配进入PA（SKY77318），放大以后经过匹配到达天线开关（LMSP33AA_695），直接进入RF测试座——天线这一条道路，发射出去。
在发射通路中，由PA对射频信号进行放大，具体放大到多少，取决于APC的电平，APC是给PA提供偏置电压以控制其放大倍数的，由基带进行控制。
天线开关是对通路收发进行控制的器件，发射与接收通路不是同时打开的，由HB_LX以及LB_LX进行时序的控制，打开或者关闭发射以及接收通路。
B．接收通路（RX）天线接收到空间的GSM信号，通过RF测试座以后进入天线开关，经过匹配进入接收声表面滤波器（RX SAW），进行滤波并且分成差分信号以后，进入收发芯片（MT6129），进行解调，下变频以后形成接收IQ信号，送到基带进行下一步处理。
C．时钟电路GSM的参考时钟由一颗26MHz的晶振提供，26MHz信号进入收发芯片以后，会经由内部的buffer再送到基带。
3．ATE常用测试项的选择以及说明：在A TE项目中，会有如下界面：下面做个简单说明：在下半部分的图面里，是对配置文件的选择：Test Setup File Location（Setup file）――选择setup文件，这是最先进行选择的；会生成对应的database文件）Config File Location（CFG file）――选择配置文件；Calibration File Location（ini file）――选择校准用的初始化文件；Test Report Location――选择终测产生的log文件存放目录；Report Database Location――选择校准产生的log文件；Stop condition――建议勾选，这样一旦有某个项目校准失败，A TE就会停下来；Add Cal Status――必须勾选，否则校准标识位不会被写入；Fast Power Measurement――不要勾选，否则容易引起错误代码为206的问题；其他选项根据需要进行勾选；Band菜单：选择GSM900 Cal以及DCS Cal，表示进行这两个频段的校准；RX菜单：选择AFC Cal表示进行自动频率校准，选择Pathloss Calibration表示进行接收通路损耗分段补偿校准；TX菜单：选择SKY APCDC表示对PA的直流偏置电压进行校准，选择SKY（328/318）表示对PA类型进行选择，选择APC Check表示对基准信道的各个功率等级的发射功率进行检测；Battery/ADC菜单：选择ADC Cal/PSU Ctrl，表示对电源进行程控，并且进行电池校准；这两个菜单不需要进行勾选；勾选GSM900以及DCS表示会对这两个频段进行终测；4．经常出现的校准问题分析：AFC Calibration Fail = 501手机AFC（自动频率控制）校准失败。
手机射频介绍(理论实操)
使用频率: GSM900,DCS1800,PCS1900.
✓GSM: Group Special Mobile－－－中国 ✓DCS: Data Communication System－－－中国 ✓PCS: Personal Communication System－－－美国
行业进步
GSM手机知识培训
SEC.SCORE
培训目的：使学员了解手机发展历程和通 讯技术以及GSM手机电路结构分析 培训方式：课程讲授 考核方式：提交培训心得，试题测试
行业进步
1
课程刚要
一： GSM发展历程 二： GSM通讯技术 三： GSM手机组成及原理 四： V3手机电路结构与分析
行业进步
2
一： GSM发展历程
❖
信道数目：GSM：124(1--124)；DCS：374(512--885)
❖ 信道间隔频率：200KHZ
❖ 功率等级GSM：15(5--19)；DCS ：16(0--15)
❖
灵敏度：GSM：-102dBm/BER＜2%；DCS： -100dBm/BER＜2%
❖ 频率误差：＜±0.1ppm
❖ RMS--均方根相位误差：＜5°
❖ 峰值相位误差：＜20°
行业进步
24
二、手机原理
❖1. 开机原理 ❖2. 接收原理 ❖3. 发射原理
行业进步
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1. 开机原理
❖ 当接上电池或电源供电时，电源管理器得到稳定的工作电压，32KHz开始 振荡，只要后备电池有足够的供电电压，32KHz就会一直处于工作状态， 按下开机键，电源管理器的一脚得到一个持续的高电平，内部检测到该电 平做出开机动作送出各路的工作，13MHz得到这个电压开始工作输出 13MHz信号，经过中频处理器整形放大后送往CPU，CPU得到13MHz后通 过串行总线控制电源输出复位信号对CPU、FLASH、和弦进行复位，CPU 复位以后会先访问内部ROM并根据内部ROM的程序发出一路信号至I/O连
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。
GSM射频测试基础知识
GSM频段选1、62、124三个频道，功率级别选最大LEVEL5；DCS频段选512、 698、885三个频道，功率级别选最大LEVEL0进行测试。GSM和DCS的相位峰值误差均 小于20度，平均误差均小于5度。实际测试中相位峰值误差小于7度时为最好，大于 7度小于10度时为良好，大于10度小于20度时为一般，大于20度时为不合格；相位 平均误差小于2.5度时为最好，大于2.5度小于4度时为良好，大于4度小于5度时为 一般，大于5度时为不合格。
测试原理： 在GSM系统中，话音是经过数字编码和纠错处理的，因此很难通过测量解调以
后的话音信号来准确地评价接收机的性能，一般而言解调以后的数据是无法从手机 外部进行测试的，因为它在芯片的内部，无法去检测它，为使解调以后的比特可以 被测试，GSM规范要求所有的手机都工作在回环模式中，GSM综合测试仪会在其下行 的SACCH信道中发出相应的控制命令来指定手机进入回环模式。一旦解调的数据被 回环，综合测试仪便可计算出比特误码率。即综合测试仪生成一组数据送给手机， 手机重新将这组数据返回给综合测试仪。综合测试仪对收发的数据进行比较后得出 的结果即为误码率。 条件参数
测试目的
用于检查手机的TDMA突发脉冲的上升、下降及平坦部分与模板的吻合程度。 手机发射突发信号的上升与下降部分应在+4dM——-30dB模板范围之内，顶部起 伏部分应在±1dB模板范围之内。若突发信号超出模板范围，将会对临近时隙的 用户产生干扰。
测量方法
对功率/时间关系的测量可以看作两部分。一部分是对上升、下降沿的测量， 对上升、下降沿的要求是为了保证两个相邻突发之间不产生干扰。因为前一个突 发的下降沿和后一个突发的上升沿各有一部分处于一个相同的时段，即前一个突 发最后的8。25比特时间的保护段。另一部分是对突发有用部分的幅度平坦度的 测量，对幅度平坦度的要求是为了保证不出现有用部分的某个或几个比特的码元 功率过大，从而造成对其它比特的干扰
一文让你完全掌握关于手机射频芯片知识!
对手机射频前端芯片的数量随着支持频段数量的增加而指数级递增的推论。
从更为直观的角度观察，图 7 给出了手机射频前端模块从 2G 到 4G 演进 过程中价格和出货量的变化数据。目前，高端 4G 智能手机中射频前端模块 的价格合计已经达到 16.25 美元，中高端 4G 产品也有 7.25 美元。相比 2G 手 机的 0.80 美元和 3G 手机的 3.25 美元，射频前端模块的单位产值有了几倍、 几十倍的提高，并且，随着 4G 通信网络渗透率的不断提高，高端 4G 手机的 出货量依然在不断攀升中。
2 个接收滤波器（Saw Filter），1 个 SP6T 开关。其中，功率放大器、LPF
Filter 和 SP6T Switch 被集成到一颗 PA Module 里。
图 5 是 3G 手机（WCDMA）的典型射频前端解决方案，主要的射频前端
芯片在 2G 方案的基础上，增加了 2 组 PA
Module 和 4 组双工器
块数量快速增长的主要驱动因素。观察 2G 到 4G 射频前端解决方案的三幅示
意图，可以形成两点直观感受：1，射频前端芯片数量不断增长；2，射频前
端系统复杂度不断提高。
图 4 是 2G 功能手机（Feature Phone）的典型射频前端解决方案，主要的
射频前端芯片有：1 个功率放大器模块（PA），2 个发射低通滤波器（LPF），
收/发射 Filter，1 个用于 TD-LTE 模式的 S1P2 开关，分别用于高频、低频和
分集电路的 3 个天线开关模块，1 个接收分射频前端解决方案中器件的数量，可以看到，4G 方
案的射频前端芯片数量相比 2G 方案和 3G 方案有了明显的增长。印证了我们
一文让你完全掌握关于手机射频芯片知识！
射频基础知识知识讲解
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。
射频基础知识
1mW 1mW 10 lg 0 dBm 1mW
1.26mW 1.26mW 10 lg 1dBm 1mW
功率和增益差损
30000mW 30W 10 lg 44.77 dBm 1mW
30W 30W 10 lg 14.77 dBW 1W
表示传输线长度。 z
'
驻波比和传输功率、Smith圆图
根据最大功率传输条件下的阻抗匹配，在使用公式时 往往涉及复数运算，比较麻烦，使用不方便。利用史密斯 圆图（Smith Chart）可简便求解，并且容易看出准确结果 的趋向，而其作图误差在工程允许范围内，常用于复杂网 络的初调计算。 要使信号源传送到负载的功率最大，需要负载匹配。 用smith圆图设计匹配网络，即使得负载阻抗变换到源端时 匹配到源特性阻抗如50欧姆。这就等于要求信号源经过匹 配网络到负载的输出阻抗必须等于负载的共轭阻抗，即：
• 传输媒介相对介电常数 r大于1时，电磁波传播速度小 内于真空中传输的距离。
C f 3 10 m / s
8
于光速为：
V r f
C
r 为传输媒介中电磁波的等效传输线波长。
• 真空中BD发射波长约为18.5cm，接收波长约为12cm。 • 实际传输线中以上两项的传输波长要略小于所给值。
- 10lg 1
2
0.52dB
驻波比和传输功率、Smith圆图
在非理想状态下，由于源阻抗、传输线上的特性阻抗、负 载阻抗都不可能是纯粹的50欧姆。因此存在源阻抗与负载 阻抗的失配。 根据最大功率传输定理：工作于正弦稳态的单口网络向一 个负载 Z L RL jX L 供电，如果该单口网络可用戴维宁等 效电路(其中 Zo Ro jX o 为源输出阻抗)代替，则在负载 * 阻抗等于含源单口网络输出阻抗的共轭复数（即 Z Z ） L o 时，负载可以获得最大平均功率。
射频基本知识
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。
手机射频知识
和手机相关的指标很多，比如有：发射功率，发射频率误差，发射相位误差，发射调制谱，发射开关谱，接收误码率，接收报告电平，接收报告质量，RX多经衰落，RX同频、邻频抑制，天线辐射功率等等，这些射频指标对手机性能的影响是一致的，不存在谁重要谁不重要的问题，因为手机和基站是要双向互换信息的，而接收和发射路径一样，环境对两者的影响也是一样的，无论是接收还是发射中任何一个指标超标严重，外在表现都是会出现信号不好、掉网。
从前文中我们知道，衡量数字通信的方法就是把发出的和收到的数据流进行比对，计算误码率，那么在具体测试过程中是如何实现这个过程哪？GSM标准规定GSM手机要有“环回模式（loop-back mode）”，其思想是手机要把接收到的数据流再调制后发回来，以便仪表比对数据流，计算误码率。GSM手机只要安转了测试SIM卡，GSM手机的“环回模式”就会被激活，测试设备可以通过下行的SACCH给手机发出命令，使之进入“环回模式”。
在谈测试方法之前，首先让我们简单回顾GSM和cdma2000。GSM是时分、频分多址系统，它属于窄带调制，带宽200kHz。GSM的传输信道是物理信道，其他逻辑信道是共用一个物理信道。GSM采用RPE-LTP对语音进行编码，把语音数据分成了三类，非常重要的语音数据（Type Ia），重要的语音数据（Type Ib）和其他的语音数据（Type II），其中非常重要的语音数据和重要的语音数据都加了校验码，而其他语音数据没有加任何校验码。GSM是第二代无线通讯的标准，后来发展到2.5代GPRS系统，数据通信能力有所提高。
本文到此基本上把要铺垫的东西都啰嗦的铺垫完了，下面将着重的把GSM手机和cdma2000手机在接收方面的性能测试对比的谈一下，这种对比其目的是要突出两种体制的异同，PHS、CDMA95、WCDMA其实在根本上与GSM和cdma2000是类似的，这里不谈的原因有二，一是篇幅所限，二是笔者偷懒。
射频(RF)基础知识
●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。
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4
射频基础知识
射频= Radio Frequency (RF) → 无线
中波广播 短波广播 RFID 调频广播 (无线)电视 遥控模型 个人移动通信 WLAN, Bluetooth(ISM Band)
530-1700 kHz 5.9-26.1 MHz 13 MHz 88-108 MHz 54-88, 174-220 MHz 72 MHz 900MHz, 1.8, 1.9, 2 GHz 2.4-2.5GHz, 5-6GHz
DCS1800 手机发：1710～1785MHz；手机收：1805～1880MHz。
• GSM的调制方式是BT=0.3的GMSK，调制速率为 270.833千波特，0.3表示了高斯滤波器的带宽和比特率 之间的关系。 • 在GSM中，数据的比特率被选择为正好是频偏的4倍， 这可以减小频谱的扩散，增加信道的有效性。
7
传输线
• 同轴线或同轴电缆(coaxial cable) • 平行双线(twin-lead, two wire) • 微带线(microstrip)
8
波动方程和特性阻抗
9
元器件和寄生参数
– 分立无源元件的高频模型 电阻、电容和电感的阻抗在高频时往往与它们的标称值有很大的 偏差，这时寄生元件造成的，它们降低了元件的品质因数和自谐 振频率 – 自谐振频率 频率高到一定的程度，元件的阻 抗会由原来的感性变成容性或由 容性变成感性，这说明寄生效应 已经占据主导地位，元件无法再 工作。例如右图中一个电感电抗 随频率的变化。
1 复帧 = 26 TDMA帧（120ms） 0 1 24 25 0
1 复帧 = 51 TDMA帧（3060/13ms) 1 49 50
1 TDMA帧 = 8 时隙（120/26 = 4.615ms） 0 1 2 3 4 5 6 7
1 时隙 = 156.25 比特 持续期（15 / 26 ms） 常规突发序列 （NB） 频率校准 突发序列 （FB） 同步突发序列 （SB） 接入突发序列 （AB） TB 3 TB 3 TB 3 TB 8 加密信息比特 39 同步序列 41 加密信息比特 58 训练序列 26 加密信息比特 58 TB 3 TB 3 加密信息比特 39 TB 3 GP 68.25 TB 3 GP 8.25 GP 8.25 GP 8.25 TB:尾比特
26
GSM的多址方案
• FDMA与TDMA的混合方式 • 每个载波带宽为200kHz，含8个物理信道。
频 率
200KHz
BP
时间 间隙
27
15/26ms
帧结构
• 时隙（Slot)：一个时隙为15/26ms（约0.577ms）,包 含156.25个码元 • 突发脉冲序列（Burst）：一个时隙的物理内容称之为 一个突发序列 • 帧（Frame）：每个TDMA帧含8个时隙，共占 60/13=4.615ms • 多个TDMA帧构成复帧 • 多个复帧构成超帧（Super Frame）, 51*26个TDMA帧 • 超高帧由2048个超帧构成
接收机体制
零中频
超外差
零中频
频段Leabharlann 双频段三频段四频段
双频段
3 个 LNA （号称4 频段）
是
双频段
内置VCO
本 振 的 RF VCO和发射 的VCO均外 接
本 振 的 RFVCO 和 发射的VCO 均外接
是
本 振 的 RF/IF VCO 集成在主芯 片内，发射 的外接
是
内置LDO 内置功率控 制环路
否 否
整数分频(Integer-N) 频率合成器
分频的作用 – 输出信号经分频以后与 输入参考信号进行鉴相， 锁定时有 fr = fo/N 因此 fo = N fr 改变分频比N即可获得不同 的输出频率
21
PLL频率合成
小数分频(Fractional-N) 频率合成器
整数分频结构简单， 但是有一个很重要的 缺点，它的参考信号 (PD 的输入) 频率必 须等于信道间隔( 或宽 度)，这带来了一些问 题： – 环路带宽受到参考频率限制，从而影响了响应速度以及对VCO噪声 的抑制 – 需要很大的分频比，放大了PD输入端的噪声小数分频频率合成器 的输出信号频率可以以参考信号频率的小数倍变化，解决了以上 问题。
13
零中频结构及主要特点
零中频接收机中 LO与有用RF信 道的频率相同 –不存在镜像频率 –不需要镜频抑制 滤波器 –信道选择只需低 通滤波器（通常集成在射频主芯片内）
直流偏移问题（DC offset） 本振泄漏和放大器直流漂移等都会造成DC offset
14
发射机体系结构
直接上变频(Direct-conversion) 超外差式 偏置锁相环发射电路（OPLL）
17
偏置锁相环发射结构
调制信号的带宽通过环路滤波器来控制，可以获得很好的带外抑制， 杂散小 只能用于恒包络调制方式
18
频率合成
整数分频(Integer-N) 频率合成器 小数分频(Fractional-N) 频率合成器 直接数字频率合成(DDS)
19
PLL频率合成
PLL基本原理
20
PLL频率合成
142个固定零比特
3个 停止比特
8.25个 保护时间比特
SCH突发序列 3个 39个 64个 39个 3个 8.25个 起始比特 加密数据比特 训练比特 加密数据比特 停止比特 保护时间比特 RACH突发序列 8个 起始比特 伪突发序列 3个 起始比特
41个 同步比特
36个 加密数据比特
3个 停止比特
(Front-end Switch Model)
GSM900(Tx) GSM1800(Tx)
I Q I Q 基带芯片 Clock (B.B Block) Data Le
功率放大器+功率 控制芯片
(PA+PA Control IC)
APC(PA_Lever)
31
手机射频主芯片的发展趋势
射频方案 ADI Othello ADI Othello one 零中频 ADI Othello TV 零中频 TI Pascal TI Rita Skyworks 74073 单片射频 模块 零中频
15
直接上变频
– 结构简单 – 功放对本振形成干扰(LO pulling or injection locking) – 本振频率可以通过加减一个偏移量来获得，从而避免 LO pulling
16
超外差式
– 功放与本振之间具有良好的隔离度 – 第一本振频率较低，可以达到较高的调制质量 – 复杂度较高
固定比特 142
GP:保护期
训练序列 64 信息比特 36
29
Burst
• Burst分为：常规Burst，接入Burst，F Burst和S Burst
正常突发序列 3个 58个 26个 58个 3个 8.25个 起始比特 加密数据比特 训练比特 加密数据比特 停止比特 保护时间比特 FCCH突发序列 3个 起始比特
28
帧结构示意图
1 超高帧 = 2048 超帧 = 2715648 TDMA帧（3h 28min 53s 760ms） 0
TCH SACCH/T FACCH
1
2
3
2044
2045
2046
2047
BCCH CCCH SDCH
1 超帧 = 1326 TDMA帧（6.12秒） 0 0 1 2 1 3 47 48 24 49 25 50
CDMA 800MHz
824MHz～849MHz 上行频率 869MHz～894MHz 下行频率
WCDMA IMT
1920MHz～1980MHz 上行频率
2110MHz～2170MHz 下行频率
6
分布系统与集总系统
分布(distributed) 系统与集总(lumped) 系统 – 环路电压和节点电流定律在任何时候都成立吗？ 当然，如果你的模型没错的话。 – 任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，在某些条件下它 们的 分布特性可以被忽略，正如在某些条件下微积分可以简化为四则运 算 – 对于一条长度为l 的低损耗连接线和波长为λ的信号， 当l << 0.1λ，连线可以看成理想的电路连接线(阻抗为0的集总系统) 当l > 0.1λ，我们认为它是一个分布系统－传输线
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直接数字频率合成
直接数字频率合成(DDS) – 不需要VCO和其它环路元件，因此其相位噪声、 响应速度和稳定性均优于 锁相环频率合成器，并且可以对数字信号直接进 行调制 – 最高输出频率受时钟、DAC等的限制，同时功 耗较大
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GSM手机基础知识
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无线通信系统和信道
– 蜂窝通讯与频率复用 – 噪声与干扰的普遍存在 背景噪声 同信道干扰 相邻和临近信道干扰 来自其它系统的干扰和阻塞 – 无线信道的不理想性 信号随传播距离迅速衰减 多径衰落：不同反射路径的 信号在接收天线处叠加，造 成几十dB 的信号起伏 – 决定了接收机灵敏度、动态 范围、选择性，发射机功放 的结构，信号的泄漏等指标
10
接收机体系结构
超外差 低中频或近零中频 零中频或直接变换
11
超外差结构
经典接收机架构，性能好，成本高 使用混频器将高频信号搬到一个低得多的中频频率后再进行信道滤 波、放大和解调解决了高频信号处理所遇到的困难。 组合频率干扰 射频滤波器等元器件多，不易集成
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低中频结构
具有与零中频结构类似的优点，同时避免了DC附近的问题 要求很高的镜频抑制比，需要结合使用抑制镜频的变频结构和额外 的镜 频抑制措施
68.25个 扩展保护时间比特
58个 混合比特
26个 训练比特
58个 混合比特
3个 停止比特
8.25个 保护时间比特