无源器件基本知识

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射频基本参数介绍 q互调失真对系统的影响（举例）
三阶互调失真信号（A=935MHz，B=960MHz) 2A-B=1870-960=910MHz A及B代表GSM发射频率 2B-A=1920-935=985MHz 2A-B进入GSM接收波段，带来问题。
一个实际系统中，在没有互调失真的情况下，输入噪声系数决定了最低 可检测的信号电平。
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射频基本参数介绍 q功率/电平
F是指放大器输出信号能量的能力，直放站的输出功率一 般就是它的ALC电平宽。一般单位为w、mw、 dBm。 注：dBm是取1mw作基准值，以分贝表示的绝对功 率电平。 换算公式： 电平（dBm）=10lg功率（mw）1（mw） 5w 10lg5000=37dBm 10w 10lg10000=40dBm 20w 10lg20000=43dBm 从以上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加 3dBm。
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无源器件基本知识
射频基本参数介绍 无源器件原理介绍
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射频基本参数介绍 q热噪声介绍
所有功耗（电阻性）单元都会产生热噪声或称Johnson噪声。这种噪声功 率可以表达为PN＝KTB，单位为Watt（注：Pn与电阻阻值大小无关）。 这里K=波尔兹曼常数，T是Kelvin表示的绝对温度，B是用以测量噪声功 率的频带宽度。 在室温下，1Hz频带宽度内产生的热噪声功率为：
射频基本参数介绍 q三阶互调
² ²
三阶交调：是指等幅双音信号f1和f2输入放大器后，由于放大器的非线性而产 生的2f1－f2和2f2－f1的杂散分量。 将频率为f1、f2的两载波输入放大器，从频谱仪上显示为下图： x1 - x2即为三阶交调，单位是dBc。
L(dBm) x1 x1 - x2 (dBc) x2
射频基本参数介绍 q互调（举例）
频率A及B上的载波，产生如下互调信号： 1阶： A，B 2阶： （A+B），（A-B） 3阶： （2A±B），（2B ±A） 4阶： （3A±B），（3B ±A），（2A±2B） 5阶： （4A±B），（4B ±A），（3A±2B），（3B ±2A）
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无源器件原理介绍 q功分器
微带功分器通常用带状线结构设计，由一对1/4波长阻抗为70.7Ω 的带状线组成，输出端口之间串联一个100Ω的电阻。
②端口1（Port 1）的输入（Tx）信号： 在腔体功分器中, Port 1 的输入信号变换为25Ω，可以良好的与 输出口Port 2（50Ω）和Port 3（50Ω）的并联阻抗匹配，使输入端口 具有良好的驻波VSWR。在微带功分器中，信号平均分成等幅同相的两 路 Port 2 和 3。因为在电阻的两端电压相同，没有电流通过电阻。1/4 波长线的特性阻抗是70.7Ω（√2*50），当Port 2 和 3接50Ω负载时， 输入端具有良好的驻波VSWR。：
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射频基本参数介绍 q隔离度
本振或信号泄漏到其他端口的功率与原有功率之比，单位为dB 。
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无源器件原理介绍 q工程用无源器件介绍
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无源器件原理介绍 q功分器
功分器必须掌握几个关键指标： Ø分配比 Ø插入损耗 Ø隔离度 Ø功率容量 Ø工作频带
产品名称 频率范围 分配比 二功分 824~2500MHz 3.0dB 三功分 824~2500MHz 4.8dB 四功分 824~2500MHz 6.0dB
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插损 ≤0.25dB ≤0.4dB ≤0.5dB
隔离度 功率容量 驻波比 50W ≥20dB ≤1.22 50W ≥20dB ≤1.22 50W ≥20dB ≤1.22
无源器件原理介绍 q电桥
电桥是个四端口网络，它的特性是两口输入、两口输出，两 输入口相互隔离，两输出端口各输出输入口输入功率的50％，并且 输出信号相位相差90度。为了方便与系统中其他子电路相连，在结 构上端口2和3需要在同一方向，于是可将平行耦合线段相互错位。 平行耦合线的长度应该设计在1/4导内波长，根据平行耦合线相互 靠近的程度在端口2可以获得不同的耦合电平输出。对于耦合功率 比为1：1的情况，直通口与耦合口等幅平衡输出，相位相差90度， 此时称为3dB电桥。
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无源器件原理介绍 q功分器
③端口2（ Port 2）输入的Rx信号: 在腔体功分器中，Port 2 的输入信号是失配的，信号的25%会被反 射掉， 25% 将传到输出口Port 3，50%将直接送到Port 1，等效为Rx 信号损耗3 dB。在微带功分器中，Port 2的信号为50Ω，是匹配的，但 功率被负载电阻和Port 1平均分配，电阻的作用是Ports 2 和 3的退耦， 同样Rx信号损耗有50% （3 dB）。 ④插损是每个无线分布系统设计的天敌 腔体功分器的内导体的材料用黄铜，表面镀银，外壳用铜或铝， 用空气介质， 可以认为是损耗最小的传输线（除超导），损耗通常为 0.05 dB或更小，但通常标为0.1 dB，因为要测试这么小的插损非常困 难。微带功分器采用微带板设计，具有固有的0.3 到0.5 dB的损耗，听 起来并不大，但经过多个功分器的累积，结果是很大的。 ⑤系统的可靠性和安全性 对微带功分器来说，如果一个电缆或天线损坏，可能造成功分器 的开路或短路。但因为输出间有隔离，一个臂的问题不会影响到另一臂。 而腔体功分器没有电阻可烧，所以一旦产生开路或短路，其可马上恢复 正常工作。
五阶互调失真信号（A=935MHz，B=954MHz在中国移动GSM的下行频段内） 3A-2B=2805-1908=897MHz（在中国移动GSM上行频段内）
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射频基本参数介绍 q互调产生的原因
构件材料 因为磁滞的关系，铁质材料是属非线性的 材料不纯 电镀问题 接触区域/电流密度 触点压力
射频基本参数介绍 q互调 þ互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混 合后所产生的噪音信号。 þ互调产生的本来并不存在“错误”信号，此信号 会被系统误认为是真实的信号。 þ互调可由有源元件（无线电设备、二极管）或无 源元件（电缆、接头、天线、滤波器）引起。
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2f1－f2
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f1
f2
2f2－f1
F(MHz)
射频基本参数介绍 q互调失真对系统的影响
þ较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号，最后进入接收波段。 þ而基站天线接收的信号通常功率较低。 þ如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率，系统会误把互调 信号视为真实信号。
ε
Φ
f0 BW3dB BW40dB (a)幅频特性
f
f0
f
(b)相频特性
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射频基本参数介绍 q噪声系数
噪声系数定义为系统输入信噪功率比（SNR0）与输出信噪功率比（SNR1） 的比值。噪声系数表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化 的程度。噪声系数越小越好。噪声系数、增益与输出线性属放大器的三个 基本属性。噪声系数常用分贝表示：
射频基本参数介绍 q插损
当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减，单位用dB表示。
如果一个无源器件输出的信号是输入信号的 1/100，试问该器件的插入损耗是多少？
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射频基本参数介绍 q带内波动
是指在有效工作频带内最大和最小电平之间的差值。
无源器件原理介绍 q定向耦合器
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无源器件原理介绍 q定向耦合器
定向耦合器必须掌握几个关键指标： Ø耦合度 Ø插入损耗 Ø隔离度 Ø功率容量 Ø工作频带
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无源器件原理介绍 q定向耦合器
NF(dB)=10logF
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射频基本参数介绍 q线性
线性通常用来度量放大器使信号形状失真的程度。通常要求放大器工作 在线性工作环境中，即输入与输出的信号完全一样，只是工作幅度被放大 或缩小。
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PNT 0 B 0 = (1.38X 10 −23 焦耳 / k（294k） ) = 4.057 X10 −21W = 4.057x10−18 mW = -174dBm ) (1Hz
在理想的无其他噪声的系统里，热噪声决定了最低可检测信号电平。
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指标说明
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无源器件原理介绍 q功分器
典型的二路功分器有微带（Wilkinson）和腔体（电抗）两种， 二者各有优点，本说明阐述二者的区别： ①腔体功分器和微带功分器的特点： 腔体功分器是同轴结构，它将输入的50Ω阻抗变换为25Ω（使 用内外导体的不同比率），25Ω阻抗可以良好的与两个输出50Ω的并 联阻抗匹配。
射频基本参数介绍 q固有噪声电平
以 KTB定义的热噪声功率，和实际噪声功率电平之间的差别（以dB表示 ）叫做噪声系数。把它折算到电路或系统的输入端，噪声系数就为
NF dB = 10 log( P Nactual ) − 10 log( KTB )
在线性有噪系统中，已算出了多种带宽内的固有噪声电平: 噪声带宽 带宽 1Hz 1KHz 1MHz 总噪声功率= 固有噪声电平（dB ） 以输入端作参照 以输出端作参照 -174+NF -174+NF+Gain(dB) -144+NF -144+NF+Gain(dB) -114+NF -114+NF+Gain(dB)
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射频基本参数介绍 q增益
þ是指放大器在线性工作状态下对信号的放大能力,即放大倍数，单位可表 示为分贝（dB）。 即：dB=10lgA（A为功率放大倍数） þ是指放大器在线性工作状态下对信号的放大能力。
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q工作带宽
器件应用中最高频率与最低频率的差值。
ε
Φ
f0 BW3dB BW40dB (a)幅频特性
f
f0
f
(b)相频特性
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射频基本参数介绍 q选择性（带外衰减）
衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。衰减越大，选择性越好。 理想的滤波器的幅频特性应该是一个矩形。
Pin1 Pin2
Pout1=1/2Pin1+1/2Pin2
Pout2=1/2Pin1+1/2Pin2
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无源器件原理介绍 q电桥
指标说明
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无源器件原理介绍 q合路器
来自收发系统的多个信号源如GSM、CDMA、DCS等经过 合路器合路输出。合路器至少有两个输入口和一个输出口，输入口 分别用于不同频段信号的输入，可将多路输入信号合成后由输出口 输出。它还具有相反工作模式，可将原合成信号输出端口用作信号 输入端口，多个输入端口成为输出端口，将输入信号分离为相应频 段的信号，由输出端口分别输出。因此，合路器又称为分路器。其 结构特性如图所示。