RF知识

读华为《射频基础知识培训》笔记[2006-12-1014:46:00|By:Analyzing]第一章无线通信的基本概念无线通信：利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称之为无线电通信（WirelessCommunication），也称之为无线通信。WCDMA工作频段：上行1920～1980MHz，下行2110～2179MHz，属于微波波段。WCDNA电磁波传播方式为微波传播，微波的传播类似于光波的传播，是一种视距传播。微波是指波长小于1米（频率高于300MHz）的电磁波，目前又按其波长的不同，分为分米波（特高频UHF）、厘米波（超高频SHF）、毫米波（极高频EHF）和亚毫米波（至高频THF）。微波的传播类似于光波的传播，是一种视距传播，其主要在对流层内进行。总的来说，这种传播方式比较稳定，但其传播也受到大气折射和地面发射的影响。另外，对流层中的大气湍流气团对微波有散射作用。利用这种散射作用可以实现微波的超视距传播。第二章射频常用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xW，利用dBm表示其大小为：p(dBm)=10log((x*1000(mW)).1(mW))，1W等于30dBm，等于0dBW。相对功率的dB表示：射频信号的相对功率常用dB和dBc两种形式表示，其区别在于：dB是任意两个功率的比值的对数表示形式，而dBc是某一个频率点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。天线和天线增益：天线增益一般由dBi或dBd表示，dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对于半波振子Dipole的功率能量密度之比，半波振子的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi。第三章射频基本概念辨析功率峰均比：峰值功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态功率。通常概率取为0.01%。平均功率是系统输出的实际功率。在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比，如PAR=9.1@0.1%，各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）。在概率为0.01%处的PAR，一般称为CREST因子。噪声系数：是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常定义为单元的输入信噪比除输出信噪比。信号通过射频通道时会产生哪些失真？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。非线性幅度失真主要用哪些指标来衡量？非线性幅度失真常用1dB压缩点、三阶交调、三阶截止点等指标来衡量。射频知识功率/电平（dBm）：放大器的输出能力，一般单位为w、mw、dBm。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）=10lgw5W→10lg5000=37dBm10W→10lg10000=40dBm20W→10lg20000=43dBm从上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加3dBm增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G=13dB=20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100/20=5W。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。半波对称振子的增益为G=2.15dBi。4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G=8.15dBi(dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。如果以半波对称振子作比较对象，其增益的单位是dBd。半波对称振子的增益为G=0dBd（因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为G=8.15–2.15=6dBd。天线增益的若干计算公式1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000是统计出来的经验数据。2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2}式中，D为抛物面直径；λ0为中心工作波长；4.5是统计出来的经验数据。3）对于直立全向天线，有近似计算式G（dBi）=10Lg{2L/λ0}式中，L为天线长度；λ0为中心工作波长；关于天线的db,dBi，dBd等单位有些朋友往往比较容易混淆这些单位，dB取的都是以对数值为基础的。(1)dB，这单纯是一个相对值，也就是说A比B的值的对数。常常用于说A比B高或低多少dB,但是单独说A的增益是多少dB，是不合理的，因为我们不知道B是什么。只是我们许多同好有时为了简省就口头说多少dB了，但这样是不够确切的，不过常常也就将错就错，默认理解为dBi吧，要么您就再问问清楚。(2)dBd，这是有标准参考值的，即B规定为自由空间的半波偶极子天线，这样A与B的值比起来就有来统一的参照物，您告诉同好这个天线10dBd,他就明白您的天线比半波偶极子天线在主辐射方向上能聚集10倍的能量，即好10倍。(3)dBi，这个单位的含义相对复杂了点，但是它最能表达实际环境情况的比值单位，这里参照物B是以点源振子（实际不存在此物，可以看作是相对波长很短的一小段振子，或叫微分段吧），在标准的定义中这个点源振子应该是理想球状的全方向性辐射，这时与dBd就有一定的数学关系了，即1dBd=2.14dBi。然而实际上绝大多数的天线都会受安装高度的影响，其中最重要的就是地面影响，由于地面的镜像作用，常常使波束形状改变，在某些方向常常会高出2-5dB。到这里您应该明白19dBi了吧。许多正规的天线产家常常喜欢用dBi来标天线的增益值，他们通常都会表明安装高度或对标出数值的计算方法，或者他所生产的就是大家通常知道的安装环境，如车顶载天线，往往省略说明。发射功率与增益无线电发射机输出的射频信号，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。Tx是发射（Transmits）的简称。无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准：功率（W）－相对1瓦（Watts）的线性水准。增益（dBm）－相对1毫瓦（Milliwatt）的比例水准。两种表达方式可以互相转换：dBm=10xlog[功率mW]mW=10[增益dBm/10dBm]在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为“增益（Gain）”。天线增益的度量单位为“dBi”。由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（dB），例如，发射设备的功率为100mW，或20dBm；天线的增益为10dBi，则：发射总能量＝发射功率（dBm）＋天线增益（dBi）＝20dBm＋10dBi＝30dBm或者：＝1000mW＝1W在“小功率”系统中每个dB都非常重要，特别要记住“3dB法则”。每增加或降低3dB，意味着增加一倍或降低一半的功率：-3dB=1/2功率-6dB=1/4功率+3dB=2x功率+6dB=4x功率例如，100mW的无线发射功率为20dBm，而50mW的无线发射功率为17dBm，而200mW的发射功率为23dBm。