射频基础知识讲座

▽接收机的关键指标
• 灵敏度
▽基站发射功率：43dBm、46dBm等 灵敏度：-125dBm（标准要求-117dBm） ▽手机发射功率：0dBm 灵敏度：-105dBm
射频的一些基本概念
• NF（噪声系数） ▽小信号时需考虑此指标
▽ 射频链路的噪声是决定接收机灵敏度 的关键因素。 灵敏度=-174dBm/Hz+射频链路NF+干 扰。 ▽ 射频链路NF一般为3~4dB。
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 检测（功率）
射频电路的基本功能部件
• 耦合 ▽微带耦合 ▽同轴耦合 ▽电阻耦合
射频电路的基本功能部件
• 耦合器的主要参数 ▽耦合度 ▽工作频率 ▽阻抗 ▽插损
射频电路的基本功能部件
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 功率检测
射频的一些基本概念
• dB dBm dB=10*log(A/B) （增益单位）
2倍 4倍 级联倍数=2*4=8倍
4倍 2倍 10*log(4)=6dB 10*log(2)=3dB 级联增益=2*4=8倍 10*log(8)=9dB 级联增益=3+6=9dB
便 于 对 链 路 级 联 的 计 算
射频的一些基本概念
射频电路的基本功能部件
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 检测（功率）
射频电路的基本功能部件
• 滤波 ▽低通 ▽高通 ▽带通 ▽带阻
射频电路的基本功能部件
• 滤波 ▽LC滤波 ▽微带滤波 ▽声表滤波 ▽介质滤波
射频电路的基本功能部件
• 滤波器的主要指标 ▽带内平坦度 ▽带外抑制度 ▽带内插损 ▽阻抗
百度文库
功放功能框图
基站射频系统的基本组成与架构
• 天馈子系统（RFE+天线）
把功放输出的射频信号送至发射到空中 接收手机发射的空中信号
基站射频系统的基本组成与架构
天 馈 子 系 统
基站射频系统的基本组成与架构
LPA DUP RFE TRx DIV
RFE功能示意框图
基站射频系统的基本组成与架构
天 线1 BT M注入 获 取 R FCM LNA 4分 路器 TE ST TR X
基站射频系统的基本组成与架构
▼接收（从手机到基站）的主要功能有： ◇通过天线从空中接收手机发射过来的信号 ◇对接收到的信号进行放大 ◇并把信号混频到较低频率 ◇对信号进行数模变换 ◇把数字信号送给后续基带的处理（如解调等）。
基站射频系统的基本组成与架构
数字通讯系统框图
基站射频系统的基本组成与架构
射频电路的基本功能部件
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 检测（功率）
射频电路的基本功能部件
• 频综的组成 ▽ VCO、VCXO 、TCXO、OCXO ▽ PLL（锁相环）
射频电路的基本功能部件
• 频综的主要参数 ▽频率 ▽相噪 ▽功率
射频电路的基本功能部件
DATT0
AMP2
DATT1
AMP3
RES-PI2
IF SAW2
RX反向功能框图
基站射频系统的基本组成与架构
CLK,DATA，LE，LD
LMX2306
LPF
93.36MHz VCO
TX IF
LPF
CLK,DATA，LE，LD
再生参考频率
DIF
参考频率输入
LMX2306
LPF
12MHz VCXO
LPF
• 收发信机（TRX） • 功放（PA） • 天馈子系统（RFE+天线）
基站射频系统的基本组成与架构
收发信机（TRX）： 有TX、RX、FS三个子模块 TX： 发射链路 RX： 接收链路 FS： 提供本振
基站射频系统的基本组成与架构
TX前向功能框图
TX_IN SAW Filter SAW Filter dB dB SAW Filter TX_OUT
• Smith圆图
射频的一些基本概念
• 驻波 ▽阻抗匹配不好会导到信号反射 ▽反射信号强度与发送信号强度之比 ▽电压驻波比（VSWR） 「=(ZL-Z0)/(ZL + Z0) VSWR=(1+ 「）/（1- 「） ▽回波损耗 RL(dB)=-20log| 「|
射频的一些基本概念
• S参数
端口4
R
射频的一些基本概念
• 峰均比 ▽指的是在很长一段时间内统计 出来超过平均功率NdB的点数占总 点数的概率。 ▽一般我们用0.01%的概率来评估 CDMA信号的峰均比指标。
射频的一些基本概念
• 峰均比
射频的一些基本概念
• P1dB
Pout Pout1
功放的实际曲线
P1dB点
Pout2
回退量=(Pout1-Pout2)dB =10log(Pout1/pout2)W 功放管输出功率
TX-LO1
TX-LO2
TPTL控制信号
基站射频系统的基本组成与架构
优选蓝色字体标识的器件
DUP/DIV
LNA
RSM
RES-PI0
RF SAW
LC-LPF0
AMP0
IF SAW1
AMP1
RES-PI1
FS Gali-4
RES-PIL
AMPL
RX单板
RES-PI3 AMP4 LC-LPF1 MATCHED CIRCUIT ST-K6 ADC
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 检测（功率）
射频电路的基本功能部件
• 衰减
R
▽PI网（三个电阻） R R ▽数控衰减器 ▽压控衰减器 ▽AGC（自动增益控制）
射频电路的基本功能部件
• 衰减器的主要参数 ▽衰减量 ▽IP3（P1dB) ▽输入输出阻抗
461.3~470.0
489~493.5 2110~2170 746~764 1805~1880 925~960 851~869 935~940
Band Class11
410~420
450~460
420~430
460~470 915~921
Band Class12
870~876
射频的一些基本概念
• 频率 ▽大部分射频器件都有一个工作 频率范围 ▽在高频系统中，对器件的分布 参数需考虑。
天 线0 L NA 双 工滤 波器 (可 选）
RFC M 4分 路器 TE ST TR X
BTM 注入 获取 反射功 率检测
H PA 发射 功 率检 测 (可 选）
TRX
功 率监 测单 元
RFC M
95 RFE功能框图
基站射频系统的基本组成与架构
BTM RPT DIV ANT LNA0 DUP LPA PVD TSM LNA1 RSM
• dBm ▽是一个功率的单位 ▽10*log(功率/mW) ▽1W=10*log(1W/1mW) =10*log(1000) =30dBm
射频的一些基本概念
• 阻抗 Z=R+jX X与频率有关，X=wC或 1 / wL ▽阻抗是对应于某一个参考面 ▽射频系统是50欧系统 ▽阻抗匹配很重要
射频的一些基本概念
射频的一些基本概念
• 相噪
▽我们系统对频率容限指标有要求 ▽频率容限就是系统实际发射的信号中心 频率与标准的中心频率发生了偏差。 ▽本振相噪的指标是影响系统输出频率容 限指标的关键因素。
射频的一些基本概念
• 相噪
本振某一频点的相 噪与信号相乘得到 一个频谱搬移且幅 度变小的信号. 750K 与相噪相乘后信号 的频谱 135KHz~1.33MH z相噪与信号相 乘后的积分效 果 750-615=135K 信号 本振
端口1
R
R
端口3
R
端口2
射频的一些基本概念
• S参数 ▽端口参数（黑盒） ▽S11、S22、S33等表征各端口的 阻抗、驻波（相对于50欧负载） ▽S21表征端口1到端口2的增益 （端口2接50欧负载） ▽与各参数关系在此省
射频的一些基本概念
• 峰均比
▽CDMA信号在 时域上是一个功 率在变化的信号 ▽其信息包含在 此包络中 ▽希望射频链路 对这个包络不产 生失真
射频的一些基本概念
• 相噪
射频的一些基本概念
• RSSI ▽反向接收信号强度指示 ▽通过数字或模拟方法把天线接 收到的信号强度表示出来 ▽可体现出主分集不平衡等
• 内容：
基站射频系统的基本组成与架构 射频的一些基本概念 射频电路的基本功能部件 射频设计需要的基本技能
射频电路的基本功能部件
射频电路的基本功能部件
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 检测（功率）
射频电路的基本功能部件
• 混频 ▽无源混频 ▽有源混频
RF LO IF
其数学上就是一个乘法器。
射频电路的基本功能部件
• 混频器的主要参数 ▽增益（变损） ▽噪声 ▽IP3（P1dB） ▽互调（组合频率） ▽端口隔离 ▽阻抗
TRX
小信号放大
信道 编码 (WAL SH)
DIF (基带处 理,成形,滤 波,DAC变换)
DUP FRE
PA
频综
我们基站发射的信号流向
基站射频系统的基本组成与架构
基带处 理,解调 等 RX (小信号放大) RX
LNA (低噪放) DUP
LNA
RFE
DIV
我们基站接收的信号流向
基站射频系统的基本组成与架构
Pin
描述射频器件线性度一个重要指标
射频的一些基本概念
• IP3
▽一般OIP3比P1dB大 10dB左右
射频的一些基本概念
• 灵敏度
▽发射出来的信号经空中衰减后已经很小 ▽接收机能解调的最小信号功率（置信率95%） ▽解调门限Ec/Io Ec——有用能量 Io——总能量（有用能量+噪声（干扰）） ▽ 门限大小与调制方式有关（QPSK、8QAM、16QAM等）
TX RF
SA8026
CLK,DATA，LE，LD
LPF
RF VCO
LPF
RX0 RF RX1 RF
图2
FS单板逻辑框图
FS功能框图
基站射频系统的基本组成与架构
• 功放（PA）
把射频信号放大至所需功率。
基站射频系统的基本组成与架构
第一级放大 RF IN 衰减 器 中间级放大 输入取样 温度传感器 温度传感器 前向取样 反向取样 采样输出 末前级放大 末级放大 环行器 RF OUT
• 频率
Band Class 1 Band Class 2 Band Class 3
目前世界 上分配给 CDMA的 频谱资源
451.3~460.0
479~483.5 Band Class 6 Band Class 7 Band Class 8 Band Class 9 Band Class10 1920~1980 776~794 1710~1785 880~915 806~824 896~901
射频的一些基本概念
• 频率
美国的频谱分配
射频的一些基本概念
Band class Band Class 0 TX Freq.(MHz) 824~849 1850~1910 872~915 887~889 893~901 915~925 Band Class 4 Band Class 5 1750-1780 450~457.5 411.7~420.0 TX Freq.(MHz) 869~894 1930~1990 917~960 832~834 838~846 860~870 1840-1870 460~467.5 421.7~430.0
射频基础知识讲座
• 内容：
基站射频系统的基本组成与架构 射频的一些基本概念 射频电路的基本功能部件 射频设计需要的基本技能
基站射频系统的基本组成与架构
▼ 基站射频系统主要分成两部分 发射（下行）与接收（上行） ▼ 发射（基站到手机）的功能有： ◇对信号进行调制 ◇再混频到所需要的频率 ◇对信号进行放大 ◇经天线发送到空中 最后信号经空中传播后到达手机
• • • • • • • 放大 衰减 混频 RF LO IF 滤波 频综 耦合 检测（功率）
射频电路的基本功能部件
• 放大 ▽小信号放大 ▽大信号放大 ▽电流型 ▽电压型 ▽晶体管 ▽场效应
射频电路的基本功能部件
• 放大器的主要参数 ▽增益 ▽P1dB ▽输入输出阻抗 ▽功耗
射频电路的基本功能部件
RMM
3G RFE功能示意框图
• 内容：
基站射频系统的基本组成与架构 射频的一些基本概念 射频电路的基本功能部件 射频设计需要的基本技能
射频的一些基本概念
• 频率 ▽基站与手机的通讯是通过无线电 波来实现 ▽每一个无线系统都会占用一定的 频谱资源 ▽国际上有一个通用的频谱分配标 准，但各国又有不同。
射频电路的基本功能部件
• 功率检测 ▽二极管检波 ▽IC
射频电路的基本功能部件
• 功率检测的主要参数 ▽动态范围 ▽精度 ▽频率范围
• 内容：
基站射频系统的基本组成与架构 射频的一些基本概念 射频电路的基本功能部件 射频设计需要的基本技能