基本射频和天线基础知识

基本射频知识培训目录移动通信频谱划分射频几个基本参数无源器件基本知识电信和广播电视的工作频带分配移动通信频率FDMA 30 kHzFrequencyTime1231TDMA30 kHzFrequencyTime1.23 MHzFrequencyTimeCDMA ➢多址方式当前中国2G 与3G 频谱分配DCS1800 Rx 1710 –1785DCS1800 Tx 1805 –1880825-835835-839870-880880-886890-903903-909931-935935-948948-954954-960839-845886-890909-915R e s e r v e d TACS-C (Rx)AMPS-A (Rx)825-835AMPS-B (Rx)835-845TACS-A (Rx)890-897.5TACS-B (Rx)897.5-905GSM(Rx)905-915TACS-A (Tx)935-942.5TACS-B (Tx)942.5-950GSM(Tx)950-960TACS-C (Tx)924-935联通CDMACT2(空)中移动GSM联通GSMM O R G S M -R中移动GSM联通GSMAMPS-A (Tx)870-880AMPS-B (Tx)880-890M O RG S M -R联通CDMAr e s e r v e保留中移动联通信产部尚未发放美国标准中国电信ITU 标准TDD 频谱C M C CD C S 1800T D D T D -S C D M ADCS 1800未发放联通D C S 1800DCS 1800未发放联通D C S 1800中移动D C S 1800SCD MA 中国电信CDM A WLLPCS1900 Rx 1850 -1910PCS1900 Tx 1930 -1990中移动D C S 1800I T U M S S 1980 -2010PHS1805-18201900-19101850-18651865-18801880-19001945-19601960-19801710-17251745-17551840-18501755-17851785-18052010-20251980-20101910-1920CDMA PCS ITU IMT-2000 Rx 1920 -1980中国电信CDMA WLL2110-21702300-2400ITU IMT-2000 Tx 2110 -2170FDD 补充频段TDD 主要FDD 补充频段FDD 主要频段FDD 主要频段TDD 主要频段TDD 补充信产部3G 规划当前中国2G与3G频率及计算当前中国2G与3G频率及计算技术体制CDMA800上行频率下行频率载波号标准频率824-849868-884中国联通825-835870-88037/78/119/160/201/242/283上行频率：=825MHz+nX0.03MHz下行频率：=f1（n）+45MHz n= 37/78/119/160/201/242/283频率对应与该载波的中心频率。

技术体制PHS1900频率范围载波号标准频率1893.5-1919.6中国电信1900-191518~66共49个可用频点中心频率：=1895.15MHz+（n-1）X0. 3MHz当前中国2G与3G频率及计算技术体制3G上行频率下行频率载波号中国WCDMA1920-19802110-2170未定中国TD-SCDMA1800-19202010-2025未定WCDMA上行频率：=nX0.2MHz比值的对数尺度表示—dB 数),10()10(123W pW W KW -可能只有几量级，而接收信号电平为发射机输出电平典型值1010or )log(10dBbab a P P P P dB ==）基于功率比：分贝数（2010V V or )V V log(02dBbab a dB ==）基于电压比：分贝数（绝对功率的对数尺度表示—dB数传输线的基本定义定向耦合器与反射波有关的四个电路参数反射系数的定义11 a b V V Γinc refl ==反射系数的定义为0refl 101Z V b , ==Z V a inc Γ-Γ+=+-=Γ11Z Z 0L 00或Z Z Z Z L L Γ-=Γ-=log 20log 10)(2dB RL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P N ＝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：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。

-174dBm m W 057x 10.410057.4)1Hz (294k )k /38.1(1821100023====---W P X X B NT ）（焦耳热噪声固有噪声电平以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:噪声带宽总噪声功率=固有噪声电平（dB ）带宽以输入端作参照以输出端作参照1Hz -174+NF -174+NF+Gain(dB)1KHz -144+NF -144+NF+Gain(dB)1MHz -114+NF -114+NF+Gain(dB)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。

)log(10)log(10KTB P NF Nactual dB -=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:噪声带宽总噪声功率=固有噪声电平（dB ）带宽以输入端作参照以输出端作参照1Hz -174+NF -174+NF+Gain(dB)1KHz -144+NF -144+NF+Gain(dB)1MHz -114+NF -114+NF+Gain(dB)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。

)log(10)log(10KTB P NF Nactual dB -=无源器件知识➢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。

无源器件知识➢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。

：无源器件知识➢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。

无源器件知识➢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。

Pin1 Pin2Pout1=1/2Pin1+1/2Pin2 Pout2=1/2Pin1+1/2Pin2无源器件知识➢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。

fn f1+…+fn……………f1合路器无源器件知识➢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。

fn f1+…+fn……………f1合路器无源器件知识➢指标产品名称频率范围分配比插损隔离度功率容量驻波比二功分824~2500MHz 3.0dB≤0.25dB≥20dB50W≤1.22三功分824~2500MHz 4.8dB≤0.4dB≥20dB50W≤1.22四功分824~2500MHz 6.0dB≤0.5dB≥20dB50W≤1.22项目CDMA GSM联通频率范围825~880MHz909~960MHz 带宽55MHz51MHz 插入损耗0.6dBm ax0.6dBm ax回波损耗18dBm i n/20dB典型18dBm i n/20dB典型通带波动0.4dBm ax0.4dBm ax带外抑制80dBm i n(909~960MHz)80dBm i n(825~880MHz)输入功率300W m ax300W m ax 互调-140dBc ( +43dBm × 2 )-140dBc ( +43dBm × 2)温度-30~+75℃-30~+75℃端口类型标准N型标准N型常用参数测量方法培训目的熟悉并掌握各类参数含义熟悉并掌握相关测量方法▲增益：是指放大器在线性工作状态下对信号的放大能力。