射頻設(shè)計概要-課件

RF高級

培訓(xùn)課程

RF高級培訓(xùn)課程

目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)頻率越高，意味著電信號波長越小。應(yīng)用于射頻電路，其波長可與分立的電路元件的幾何尺寸相比擬，電壓和電流不再保持空間不變，必須把它們看作是傳輸?shù)牟ā?yīng)用于基帶電路，因傳輸信號的波長遠大于分立的電路元件的尺寸，電壓和電流基本保持空間不變。一般情況下，當(dāng)分立的電路元件的平均尺寸大于工作信號波長的十分之一時，必須以“射頻”的眼光來看待?；鶐?射頻基帶&射頻電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量，單位：歐姆，Ω電壓：電位或電位差，單位：伏特，V電流：單位時間內(nèi)通過電路上某一確定點的電荷數(shù)，單位：安培，A電感：線圈環(huán)繞著的東西，通常是導(dǎo)線，由于電磁感應(yīng)的原因，線圈可產(chǎn)生電動勢能，單位：亨利，H電容：一個充電的絕緣導(dǎo)電物體潛在具有的最大電荷率，單位：法拉，F(xiàn)基本參數(shù)電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR

很多信號從時域觀測并不是恒定包絡(luò)，而是如下面圖形所示。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%?；緟?shù)信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR基本參數(shù)平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。

在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個概率下的峰均比PAR。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%。平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個概率下的峰均比，如PAR=9.10.1%,各種概率下的峰均比就形成了CCDF曲線（互補累積分布函數(shù)）。在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子基本參數(shù)平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的噪聲定義

噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號。常見的噪聲有來自外部的天電噪聲汽車的點火噪聲，來自系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲晶體管等在工作時產(chǎn)生的散粒噪聲信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物……基本參數(shù)噪聲定義基本參數(shù)相位噪聲 相位噪聲是用來衡量本振等單音信號頻譜純度的一個指標(biāo)，在時域表現(xiàn)為信號過零點的抖動。理想的單音信號，在頻域應(yīng)為一脈沖，而實際的單音總有一定的頻譜寬度，如下面所示。一般的本振信號可以認為是隨機過程對單音調(diào)相的過程，因此信號所具有的邊帶信號被稱為相位噪聲。相位噪聲在頻域的可以這樣定量描述：偏離中心頻率多少Hz處，單位帶寬內(nèi)的功率與總信號功率相比。例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：基本參數(shù)相位噪聲例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：基本參數(shù)噪聲系數(shù)

噪聲系數(shù)是用來衡量射頻部件對小信號的處理能力，通常這樣定義：單元輸入信噪比除輸出信噪比，如下圖：對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 及信號的失真，這時噪聲系數(shù)可以用下式表示：Pno表示輸出噪聲功率，Pni表示輸入噪聲功率，G為單元增益?；緟?shù)噪聲系數(shù)對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 Pno表級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：基本參數(shù)級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：基本參數(shù)信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發(fā)信機通道，不包括空間段衰落信道）時會有一定程度的失真失真可以分為

線性失真

非線性失真產(chǎn)生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件產(chǎn)生非線性失真的主要有一些放大器、混頻器等有源器件另外射頻通道還會有一些加性噪聲和乘性噪聲的引入?；緟?shù)信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發(fā)信機通道，非線性幅度失真 非線性幅度失真常用1dB壓縮點、三階交調(diào)、三階截止點等指標(biāo)衡量，下面分別討論這三個指標(biāo)。1dB壓縮點 例如一個射頻放大器，當(dāng)輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關(guān)系，輸入電平增加1dB，輸出相應(yīng)增加1dB，增益保持不變，隨著輸入信號電平的增加，輸入電平增加1dB，輸出將增加不到1dB，增益開始壓縮，增益壓縮1dB時的輸入信號電平稱為輸入1dB壓縮點，這時輸出信號電平稱為輸出1dB壓縮點。如下圖：基本參數(shù)非線性幅度失真1dB壓縮點基本參數(shù)基本參數(shù)基本參數(shù)三階交調(diào) 三階交調(diào)（雙音三階交調(diào)）是用來衡量非線性的一個重要指標(biāo)，在這里仍以放大器為例來說明三階交調(diào)指標(biāo)。用兩個相隔⊿f，且電平相等的單音信號同時輸入一個射頻放大器，則放大器的輸出頻譜大致如下：三階交調(diào)常用dBc表示，即交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比?；緟?shù)三階交調(diào)三階交調(diào)常用dBc表基本參數(shù)三階截止點 任一微波單元電路，輸入雙音信號同時增加1dB，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物將增加3dB，而主輸出信號僅增加1dB（不考慮壓縮），這樣輸入信號電平增加到一定值時，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應(yīng)的輸入信號電平稱為輸入三階截止點，對應(yīng)的輸出信號電平稱為輸出三階截止點。注意：三階截止點信號電平是不可能達到的，因為在這時早已超過微波單元電路的承受能力?；緟?shù)三階截止點基本參數(shù)特征阻抗 解釋：特征阻抗是微波傳輸線的固有特性，它等于模式電壓與模式電流之比。無耗傳輸線的特征阻抗為實數(shù)，有耗傳輸線的特征阻抗為復(fù)數(shù)。在做射頻PCB板設(shè)計時，一定要考慮匹配問題，考慮信號線的特征阻抗是否等于所連接前后級部件的阻抗。當(dāng)不相等時則會產(chǎn)生反射，造成失真和功率損失。反射系數(shù)(此處指電壓反射系數(shù))可以由下式計算得出：基本參數(shù)特征阻抗基本參數(shù)駐波比 解釋：駐波系數(shù)式衡量負載匹配程度的一個指標(biāo)，它在數(shù)值上等于：由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是0~1，而駐波系數(shù)的取值范圍是1~正無窮大。射頻很多接口的駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)定小于2.0。駐波比惡化意味著信號反射比較厲害，也就是說負載和傳輸線的匹配效果比較差。所以在一個系統(tǒng)中，如果駐波比很差，可能會使信號傳輸效果變差，通道增益下降。一個比較典型的例子就是靈敏度問題?；緟?shù)駐波比由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是0~1，回波損耗 回波損耗也是射頻上用得比較多得一個名詞，它和前面得反射系數(shù)、駐波比都是用來反映端口得匹配狀況的?；夭〒p耗表示端口的反射波的功率與入射波功率之比?；夭〒p耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：回波損耗＝20log（） 由公式可以計算：回波損耗為26dB時，對應(yīng)的反射系數(shù)為0.05，駐波比為1.1。由此也可以估計一下，駐波為2時的回波損耗是多少（9.5dB），也就可以理解對于功放后級的駐波要求為何嚴格。基本參數(shù)回波損耗基本參數(shù)

dBmdBm是一個考征功率絕對值的值，計算公式為：10lgP（功率值/1mw）。

10lg（2W/1mw）=10lg（2000）=10lg2+10lg1000=33dBmdBdB是一個表征相對值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）[例]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是說，甲的功率比乙的功率大3dB。dBc有時也會看到dBc，它也是一個表示功率相對值的單位，與dB的計算方法完全一樣。一般來說，dBc是相對于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與載波功率的相對值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方，原則上也可以使用dB替代。dBuV根據(jù)功率與電平之間的基本公式V^2=P*R，可知dBuV=90+dBm+10*log(R),R為電阻值。載PHS系統(tǒng)中正確應(yīng)該是dBm=dBuv-107，因為其天饋阻抗為50歐。基本參數(shù)

dBm反射系數(shù)反射系數(shù)是表征行波和駐波之間關(guān)系的另外一個物理表示量。反射系數(shù)定義為反射的波（駐波）與入射的波（行波）的比。反射系數(shù)越大，駐波比也越大，二者是同比例關(guān)系。工程上，為了便于直觀使用，又引入了回波損耗（returnloss）的概念?；夭〒p耗的定義：反射系數(shù)的模值的倒數(shù)，然后再取對數(shù)，回波損耗的單位為dB?；緟?shù)反射系數(shù)基本參數(shù)駐波比、反射系數(shù)、回波損耗之間的關(guān)系從數(shù)學(xué)角度上講，這三個概念量之間是可以換算的；從物理意義角度講，這三個概念出發(fā)點不同。駐波比是從行波和駐波形成的合成波（行駐波）的角度出發(fā)來闡釋自己的，從駐波比的數(shù)值可以直觀到傳輸線上合成波的最大值和最小值的比。反射系數(shù)是從能量得失的角度出發(fā)來闡釋自己的，從反射系數(shù)可直觀得到能量向前傳遞的情況?；夭〒p耗是從反射波（駐波）的出發(fā)來闡釋自己的，從回波損耗可直觀得到反射波的損耗情況。例如，假如反射系數(shù)為1/3，表示有(1/3)*(1/3)的能量，既入射能量1/9被反射掉；換算成駐波為2，表示合成波的最大值與最小值之比為2；在換算成回波損耗，為9.4dB。從反射系數(shù)衍生出另外一個物理量：插入損耗（InsertionLoss），插入損耗定義為向前傳輸?shù)墓β逝c入射到傳輸線上的功率之比，反射系數(shù)越小，插入損耗也就越小?；緟?shù)駐波比、反射系數(shù)、回波損耗之間的關(guān)系基本參數(shù)鄰道泄漏（ACLR） 鄰道泄漏指標(biāo)是用來衡量發(fā)射機的帶外輻射特性，定義：鄰道功率與主信道功率之比，通常用dBc表示，如下圖：射機的領(lǐng)道泄漏必然會對其他小區(qū)造成干擾，為了減小這種干擾，領(lǐng)道泄漏必須盡可能的小，WCDMA的要求是：第一鄰道（偏離載頻±5MHz）的ACLR≤45dBC；第二鄰道（偏離載頻±10MHz）的ACLR≤50dBC。基本參數(shù)鄰道泄漏（ACLR）射機的領(lǐng)道泄漏必然會對其他小區(qū)造成干擾，頻譜發(fā)射模板

對于WCDMA而言，頻譜發(fā)射模板用于限制偏離發(fā)射載波中心頻率2.5MHz～12.5MHz頻段內(nèi)的雜散發(fā)射功率，下面以WCDMA協(xié)議－3GPPTS25.141V3.6.0(2019-06)中規(guī)定的NodeB發(fā)射機的頻譜發(fā)射模板指標(biāo)要求為例來說明：基本參數(shù)頻譜發(fā)射模板基本參數(shù)接收靈敏度 用功率表示Smin=10log（KTB）+Ft+（S/N），單位：dBm K是波爾茲曼常數(shù)，單位：J/K(焦耳/K) T表示絕對溫度，單位：°K B表示信號帶寬，單位：Hz Ft表示系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，單位：dB

（S/N）表示解調(diào)所需信噪比，單位：dB

當(dāng)B＝1Hz時，10log（KTB）＝-174dBm/Hz基本參數(shù)接收靈敏度基本參數(shù)阻塞阻塞指標(biāo)也是來考核接收機抗干擾能力，它描述的是接收機在接收的頻道外存在單音或調(diào)制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應(yīng)頻點上的情況，具體指標(biāo)要求根據(jù)不同系統(tǒng)而定。阻塞指標(biāo)一般要求接收機前端要有較高的三階截止點（即大的線性動態(tài)），同時要求中頻濾波器有較好的選擇性。

互調(diào)抑制互調(diào)抑制同樣是指接收機在工作時，同時有兩個干擾信號進入接收機，這兩個信號的三階交調(diào)產(chǎn)物正好落在帶內(nèi)?；フ{(diào)抑制主要要求接收機前端有較高的三階截止點?；緟?shù)阻塞基本參數(shù)目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)頻帶號頻率范圍名稱備

注230Hz—300HzELF(極低頻)

30.3kHz—3kHzVF（話音頻率）通常意義上的音頻范圍為

0.3kHz---20kHz43kHz—30kHzVLF(甚低頻)

530kHz—300kHzLF(低頻)

60.3MHz---3MHzMF(中頻)

73MHz---30MHzHF(高頻)

830MHz---300MHzVHF(甚高頻)通常意義上的射頻范圍為30MHz-3GHz9300MHz—3GHzUHF(特高頻)103GHz-----30GHzSHF（超高頻）

1130GHz-----300GHzEHF(極高頻)

120.3THz----3THz紅外光

133THz—30THz紅外光

1430THz----300THz紅外光

150.3PHz-----3PHz可見光

163PHz------30PHz紫外光

1730PHz-----300PHzX射線

180.3EHz---3EHz伽馬射線

193Ehz------30EHz宇宙射線

1）全部電磁頻譜顯示了各種業(yè)務(wù)的大約位置；2）頻譜從次聲頻（幾赫茲）延伸到宇宙射線（10^22Hz）；3）頻譜進一步劃分成小組或頻帶，每個頻帶具有一個描述性的名稱和帶寬號；4）國際無線電咨詢委員會（CCIR）的頻率名稱如右表。頻譜分配頻帶號頻率范圍名稱備注230Hz—300HzELF(載波信號GMSK調(diào)制器GMSK信號IQ調(diào)制器IQ信號TXVCO頻率合成器射頻已調(diào)射頻PA天線開關(guān)天線GSM使用一種稱作0.3GMSK(高斯最小頻移鍵控)的數(shù)字調(diào)制方式。0.3表示高斯濾波器帶寬與比特率之比。GMSK是一種特殊的數(shù)字FM調(diào)制方式。給RF載波頻率加上或者減去67.708KHz表示1和0。使用兩個頻率表示1和0的調(diào)制技術(shù)記作FSK（頻移鍵控）。在GSM中，數(shù)據(jù)速率選為270.833kbit/sec，正好是RF頻率偏移的4倍，這樣作可以把調(diào)制頻譜降到最低并提高信道效率。比特率正好是頻率偏移4倍的FSK調(diào)制稱作MSK（最小頻移鍵控）。在GSM中，使用高斯預(yù)調(diào)制濾波器進一步減小調(diào)制頻譜。它可以降低頻率轉(zhuǎn)換速度，否則快速的頻率轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致向相鄰信道輻射能量（開關(guān)譜）。0.3GMSK不是相位調(diào)制（也就是說不是像QPSK那樣由絕對相位狀態(tài)攜帶信息）。它是由頻率的偏移，或者說是相位的變化攜帶信息。GMSK可以通過I/Q圖表示。如果沒有高斯濾波器，當(dāng)傳送一連串恒定的1時，MSK信號將保持在高于載波中心頻率67.708KHz的狀態(tài)。如果將載波中心頻率作為固定相位基準，67.708KHz的信號將導(dǎo)致相位的穩(wěn)步增加。相位將以每秒67,708次的速率進行360度旋轉(zhuǎn)。在一個比特周期內(nèi)(1/270.833KHz)，相位將在I/Q圖中移動四分之一圓周、即90度的位置。數(shù)據(jù)1可以看作相位增加90度。兩個1使相位增加180度，三個1是270度，依此類推。數(shù)據(jù)0表示在相反方向上相同的相位變化。IQ信號為通常四路，I路兩信號差分，Q路兩信號差分，I、Q兩路信號正交；通過IQ調(diào)制，可極大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。發(fā)射機載GMSK調(diào)制器GMSKIQ調(diào)制器IQTXVCO射射頻PA平均發(fā)射輸出功率GSM系統(tǒng)使用動態(tài)功率控制確保每一個鏈路具有足夠并且是最小的功率。這樣可以使整個系統(tǒng)的干擾保持最小。對于MS來說，可以最大限度地延長電池的壽命。超出規(guī)范的功率測量結(jié)果通常表示功率放大器電路、校準表格或者供電電源有問題。GSM平均輸出功率是在GSM突發(fā)脈沖的有用部分測量的。進行測量的時候，GSM測試設(shè)備通過解調(diào)輸入信號獲得正確的參考時序，并控制選通GSM突發(fā)脈沖的有用部分。

發(fā)射RF載波功率隨時間的變化在GSM系統(tǒng)中，發(fā)射機必須按照TDMA時序結(jié)構(gòu)快速變化發(fā)射功率以避免對相鄰時隙造成干擾。如果發(fā)射機開啟太慢，突發(fā)脈沖最開始的數(shù)據(jù)就可能丟失，降低了鏈路的質(zhì)量；如果關(guān)閉得太慢，TDMA幀中下一個時隙的用戶將受到干擾。因此，這個指標(biāo)涉及的測試就是根據(jù)規(guī)定的功率變化模式評估載波功率在時域內(nèi)的變化，同時還可以證實發(fā)射機的關(guān)閉是完好的。如果發(fā)射機沒有通過發(fā)射RF載波功率隨時間變化關(guān)系的測試，通常說明PA單元或者功率控制環(huán)路存在問題。

發(fā)射機平均發(fā)射輸出功率發(fā)射機鄰信道功率(ACP)ACP由兩個指標(biāo)定義：調(diào)制和寬帶噪聲頻譜切換頻譜這兩個測量指標(biāo)通常一起被稱作“輸出RF頻譜”（ORFS）。調(diào)制與寬帶噪聲頻譜發(fā)射機中的調(diào)制過程使連續(xù)載波發(fā)生頻譜擴展。“調(diào)制和寬帶噪聲頻譜”測量指標(biāo)用來保證調(diào)制過程不會造成過量的頻譜擴展，因為這將對相鄰信道用戶造成干擾。將分析儀調(diào)諧到要進行測試的頻率，然后在調(diào)制突發(fā)脈沖的部分時間里進行時域選通。用這種方式測量功率，然后分析儀重新調(diào)諧到下一個頻率或者欲測量的頻率偏移。持續(xù)這一過程直到所有頻偏下的功率都被測量并與允許的限度進行對比。這樣作的結(jié)果是得到了一組功率隨頻率變化的點，也就是信號的頻譜。然而，由于信號的跳變部分不在選通范圍之內(nèi)，因此沒有突發(fā)效果產(chǎn)生的頻譜成分。測量結(jié)果的限制以dBc表示，所以測量的第一步是讀取發(fā)射機調(diào)諧的中心頻率。發(fā)射機鄰信道功率(ACP)發(fā)射機天線天線開關(guān)SAWfilter頻率合成器LNAIQdemodulatorGMSKdemodulatorPLL接收機天線天線開關(guān)SAWfilterLNAIQdemodula靈敏度靈敏度是接收機性能的基本度量。它規(guī)范了在給定的解調(diào)信息錯誤百分比下最小的接收信號電平。所有接收機測量得到的結(jié)果都是BER（誤比特率）或者其他與之有關(guān)的值。

同信道抑制大多數(shù)接收機都要求信道內(nèi)存在干擾信號時能夠維持規(guī)定的BER。對于GSM系統(tǒng)，這一參數(shù)的測量如下：存在衰落和GMSK調(diào)制干擾，同信道測試，信號大于靈敏度20dB。

數(shù)字調(diào)制信號功率設(shè)為高于接收機靈敏度20dB，頻率位于接收機通帶中心，存在GMSK調(diào)制干擾（在相同的頻率）和經(jīng)過衰落的特征。將此混合信號注入接收機的天線端。將干擾信號功率設(shè)置為使接收機的BER不超過接收機靈敏度規(guī)范的額定值。兩個信號的功率之差就是干擾比例。接收機靈敏度接收機接收機阻塞這個參數(shù)是接收機信道外測試參數(shù)之一。阻塞測試證明接收機在存在信道外信號時能夠正常工作并監(jiān)視接收機受內(nèi)部產(chǎn)生的雜散響應(yīng)影響的程度。接收機阻塞性能體現(xiàn)在三個關(guān)鍵的測試內(nèi)容上：雜散干擾抵抗性互調(diào)失真鄰信道選擇性接收機接收機阻塞接收機典型電路典型電路Transceiver為MTK的MT6129,特點如下:MT6129提供了GSM850/GSM900/1800MHz/1900MHz四頻段的收發(fā)通道，包括接收電路、發(fā)射電路、頻率合成電路、RX和TXVCO以及相應(yīng)的控制電路。工作電壓：3.1V~4.6V

耗電流：

RX模式:68mA(typ)TX模式：116mA(GSM),110(DCS)(typ)

Warm_up模式：33mA(typ)Idle模式：30uA(typ)

工作溫度：-20℃~80℃典型電路典型電路典型電路典型電路射頻功率放大單元介紹:射頻PA為RFMD公司的RF3146,特點如下:采用集電極電壓控制工作電壓：3.1V~4.6V最大功率輸出：GSM為35dBm，DCS為33dBm（電壓3.5V時）效率：GSM為60%，DCS為55%VRAMP：0.4~2V工作溫度：-20℃~85℃封裝尺寸:7mm*7mm典型電路射頻功率放大單元介紹:典型電路聲表面濾波器(SAWFilter)單元介紹:采用SAWFiter對天線開關(guān)接收來的射頻信號進行帶通濾波，輸出到Transceiver帶寬：GSM頻段的SAWFilter為為35MHz，DCS頻段的為75MHz最大輸入功率：15dBm工作溫度：-25℃~85℃（B7820），-20℃~85℃（B7821）典型電路聲表面濾波器(SAWFilter)單元介紹:典型電路典型電路典型電路目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)基本放大電路一.放大的基本概念

放大——把微弱的電信號的幅度放大。一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變，即不失真?；痉糯箅娐芬?放大的基本概念放大——把微弱的電信1.放大倍數(shù)——表示放大器的放大能力

根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)定義為:AU=uo/ui（2）電流放大倍數(shù)定義為:AI=io/ii

（3）互阻增益定義為:Ar=uo/ii（4）互導(dǎo)增益定義為:Ag=io/ui基本放大電路1.放大倍數(shù)——表示放大器的放大能力根據(jù)放大電路輸入信基本放大電路2.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進去的等效電阻Ri=ui/ii一般來說，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，從信號源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時，Ri越大，ui就越接近uS。基本放大電路2.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進去的等基本放大電路3.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進去的等效電阻

輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的，Ro越小，放大電路帶負載的能力越強，反之則差。

輸出電阻的定義：基本放大電路3.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進去的等基本放大電路4.通頻帶fAAm0.7AmfL下限截止頻率fH上限截止頻率放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線3dB帶寬通頻帶：fbw=fH–fL基本放大電路4.通頻帶fAAm0.7AmfL下限截止頻率f一．三極管的放大原理三極管工作在放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。→△UCE（-△IC×Rc）放大原理：→△UBE→△IB→△IC（b△IB）電壓放大倍數(shù)：→uo

ui基本放大電路一．三極管的放大原理→△UCE（-△IC×Rc）放大原理：→基本放大電路放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。二.單管共射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用基本放大電路放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)基本放大電路使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵oIB和UBE。基極電源與基極電阻集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷??；痉糯箅娐肥拱l(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵oIB和UBE?；鶚O電基本放大電路耦合電容：電解電容，有極性，大小為10F~50F作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。++基本放大電路耦合電容：作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的基本放大電路典型放大電路基本放大電路典型放大電路基本放大電路1.靜態(tài)工作點——Ui=0時電路的工作狀態(tài)ui=0時由于電源的存在，電路中存在一組直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-基本放大電路1.靜態(tài)工作點——Ui=0時電路的工作狀態(tài)ui=基本放大電路由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，所以稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB放大電路建立正確的靜態(tài)工作點，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號不失真?；痉糯箅娐酚捎?IB,UBE)和(IC,UCE)分別基本放大電路開路直流通路的畫法：開路

將交流電壓源短路，將電容開路?；痉糯箅娐烽_路直流通路的畫法：開路將交流電壓源短路，將電基本放大電路畫直流通路：Rb稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（IB、UBE、IC、UCE）IC=IB基本放大電路畫直流通路：Rb稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流?；痉糯箅娐防河霉浪惴ㄓ嬎沆o態(tài)工作點。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：基本放大電路例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：VCC=12V基本放大電路對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零

交流通路畫法：將直流電壓源短路，將電容短路。基本放大電路對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零交流通路基本放大電路交流通路基本放大電路交流通路基本放大電路I1I2IB選I2=（5~10）IB∴I1I2ICIE基本放大電路I1I2IB選I2=（5~10）IB基本放大電路靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程：

UBE=UB-UE=UB-IE

ReUB穩(wěn)定I1I2IBICIE基本放大電路靜態(tài)工作點UBE=UB-UEUB穩(wěn)定基本放大電路

將電容短路,直流電源短路，畫出電路的交流小信號等效電路基本放大電路將電容短路,直流電源短路，畫出電路的交流小基本放大電路RL=RC//RL基本放大電路RL=RC//RL基本放大電路輸出電阻：基本放大電路輸出電阻：目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)低噪聲放大器特點:1.位于接收機的最前端噪聲越小越好要求有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定的增益2.接收的信號很微弱且變化

小信號線性放大器線性動態(tài)范圍大增益自動控制3.通過傳輸線直接和天線或天線濾波器相連——

匹配4.應(yīng)具有選頻功能，抑制帶外和鏡象頻率干擾本章內(nèi)容：1.低噪聲放大器的性能指標(biāo)

2.

低噪聲放大器的設(shè)計低噪聲放大器特點:1.位于接收機的最前端噪聲越小越好要求有適低噪聲放大器指標(biāo)0.5μmGaAsFET0.8μmSiBipolar電源電壓3.0V1.9V電源電流4.0mA2.0mA頻率1.9GHZ1.9GHZ

噪聲系數(shù)NF2.8dB2.8dB

增益Gain18.1dB9.5dBIIP3－11.1dBm－3dBmInputVSWR1.51.2OutputVSWR3.11.4隔離21dB21dB低噪聲放大器指標(biāo)0.5μmGaAsFET0.8μmSi低噪聲放大器低噪放（LNA）指標(biāo)分析（1）低功耗——移動通信的必然要求（2）工作頻率——取決于晶體管的特征頻率與工作點有關(guān)取決于半導(dǎo)體工藝低電源電壓小的靜態(tài)電流——跨導(dǎo)小低噪聲放大器低噪放（LNA）指標(biāo)分析（1）低功耗——移動通信低噪聲放大器（3）噪聲系數(shù)雙極晶體管線性網(wǎng)絡(luò)：低噪聲放大器（3）噪聲系數(shù)雙極晶體管線性網(wǎng)絡(luò)：低噪聲放大器場效應(yīng)管②雙極晶體管放大器的噪聲與基區(qū)體電阻有關(guān)①放大器的噪聲與工作點有關(guān)——

③放大器噪聲系數(shù)與信號源內(nèi)阻有關(guān)分析：低噪聲放大器場效應(yīng)管②雙極晶體管放大器的噪聲①放大器的噪聲與低噪聲放大器（4）增益增益要適中增益小——可降低后級對系統(tǒng)噪聲系數(shù)的影響增益大——后級易產(chǎn)生非線性失真增益取決于跨導(dǎo)

——由工作點決定負載LNA的負載形式LC諧振回路——Q值、諧振阻抗集中參數(shù)選頻濾波器——注意阻抗匹配低噪聲放大器（4）增益增益要適中增益小——可降低后級對系統(tǒng)噪低噪聲放大器（5）自動增益控制根據(jù)接收信號的強弱自動控制增益信號弱，增益大信號強，增益小，以防后級非線性失真（6）輸入阻抗匹配放大器與輸入源的匹配最大功率傳輸——共軛匹配噪聲系數(shù)最小——噪聲匹配低噪聲放大器（5）自動增益控制根據(jù)接收信號的強弱自動控制增益低噪聲放大器（7）線性范圍衡量指標(biāo)：三階互調(diào)截點IIP3、增益1dB壓縮點（8）隔離度和穩(wěn)定性引起不穩(wěn)定的原因正向傳輸——壓控電流源反向傳輸——極間電容低噪聲放大器（7）線性范圍衡量指標(biāo)：三階互調(diào)截點IIP3、增低噪聲放大器設(shè)計采用晶體管的等效電路模型設(shè)計、分析低噪聲放大器電路組成：晶體管、偏置、輸入匹配和負載四大部分典型電路Q晶體管Q偏置電阻、、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)負載：選頻回路交流旁路電容、負載電阻晶體管、負載部分接入低噪聲放大器設(shè)計采用晶體管的等效電路模型設(shè)計、分析低噪聲放大低噪聲放大器設(shè)計分析電路步驟（2）畫出放大器的交流通路圖（3）代入晶體管的小信號等效電路及參數(shù)，計算放大器的各項指標(biāo)（1）分析直流偏置，決定直流工作點，得出對應(yīng)工作點的參數(shù)畫交流通路圖的原則：①直流電源是交流地②

大電容（交流旁路電容）短路③

大電感（扼流圈)開路④僅做偏置用的直流電阻可不畫低噪聲放大器設(shè)計分析電路步驟（2）畫出放大器的交流通路圖（3低噪聲放大器設(shè)計Q完整電路①畫交流圖電源是交流地去掉偏置大電容短路②代入晶體管等效電路設(shè)晶體管為單向傳輸?shù)驮肼暦糯笃髟O(shè)計Q完整電路①畫交流圖電源是交流地去掉偏置大低噪聲放大器設(shè)計計算增益（單向傳輸）①對線圈部分接入進行折合電流源和接入系數(shù)低噪聲放大器設(shè)計計算增益（單向傳輸）①對線圈部分接入電低噪聲放大器設(shè)計電流源和接入系數(shù)負載接入系數(shù)低噪聲放大器設(shè)計電流源和負載接入低噪聲放大器設(shè)計回路諧振，低噪放工作頻率為設(shè)LC回路的空載Q為Q0回路諧振阻抗（其中）②選擇回路電抗元件：③回路諧振阻抗低噪聲放大器設(shè)計回路諧振，低噪放工作頻率為設(shè)LC回路的空載Q低噪聲放大器設(shè)計④輸出電壓⑤電壓增益低噪放回路帶寬其中()低噪聲放大器設(shè)計④輸出電壓⑤電壓增益低噪放回路帶寬其低噪聲放大器設(shè)計增加穩(wěn)定性——抵消極間電容的影響添加中和電容注意反饋的極性極間電容的反饋通路中和電容的反饋通路低噪聲放大器設(shè)計增加穩(wěn)定性——抵消極間電容目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)1. 晶體管或電真空器件（主要用于高頻大功率）（負阻部件）2. 諧振回路：決定振蕩器的工作頻率 因為只有與回路諧振頻率一致的交變電磁場才能與電子進行有效的相互作用。3. 能量反饋模塊（從放大器角度看）振蕩器1. 晶體管或電真空器件（主要用于高頻大功率）（負阻部件）振振蕩器振蕩器的物理模型振蕩器的物理模型，主要由諧振網(wǎng)絡(luò)、晶體管和輸入網(wǎng)絡(luò)這三部分組成。如下圖所示：振蕩器振蕩器的物理模型振蕩器的物理模型，主要由諧振網(wǎng)絡(luò)、晶體輸出功率與效率輸出譜線純，純到只有一根譜線實際輸出譜：描述這個譜的參數(shù)有：頻率穩(wěn)定度調(diào)頻噪聲和相位噪聲pff0振蕩器輸出的頻譜振蕩器輸出功率與效率pff0振蕩器輸出的頻譜振蕩器振蕩器頻率穩(wěn)定度是在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，頻率準確度變化的最大值。它有兩種表示方法，即絕對頻率穩(wěn)定度和相對頻率穩(wěn)定度，通常用相對頻率穩(wěn)定度來表示。振蕩頻率的隨機起伏稱為瞬時頻率穩(wěn)定度，頻率的瞬變將產(chǎn)生調(diào)頻噪聲、相位噪聲和相位抖動。振蕩幅度的隨機起伏將引起調(diào)幅噪聲。振蕩器頻率穩(wěn)定度是在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，頻率準確度變化的最大值振蕩器設(shè)計管子的選取，設(shè)計前必須根據(jù)自己的指標(biāo)確定管子的參數(shù)，選好三極管和變?nèi)荻O管；根據(jù)三極管的最佳噪音特性確定直流偏置電路的偏置電阻；確定變?nèi)荻O管的VC特性，先由指標(biāo)（設(shè)計的振蕩器頻率）確定可變電容的值，然后根據(jù)VC曲線確定二極管兩端直流電壓；進行諧波仿真，分析相位噪音，生成壓控曲線，觀察設(shè)計的振蕩器的壓控線性度。振蕩器設(shè)計管子的選取，設(shè)計前必須根據(jù)自己的指標(biāo)確定管子的參數(shù)設(shè)計指標(biāo)：設(shè)計一個壓控振蕩器，振蕩頻率在1.8GHz左右。第一步根據(jù)振蕩頻率確定選用的三極管，因為是壓控振蕩器，所以還需要一個變?nèi)荻O管；第二步需要用到ADS的直流仿真；第三步通過S參數(shù)仿真確定變?nèi)荻O管的VC曲線；第四步用HB模塊來進行諧波仿真，計算相位噪音。振蕩器設(shè)計設(shè)計指標(biāo)：設(shè)計一個壓控振蕩器，振蕩頻率在1.8GHz左右。振設(shè)計的振蕩器采用HP公司生產(chǎn)的AT41411硅雙極管[12]，變?nèi)荻O管選MV1404。AT41411的主要指標(biāo)有：低噪音特性：1GHz噪音系數(shù)是1.4dB，2GHz噪音系數(shù)是1.8dB；高增益：1GHz時增益為18dB，2GHz時增益為13dB；截止頻率：7GHz，有足夠?qū)挼念l帶；1.8GHz時最佳噪音特性：Vce＝8V，Ic＝10mA；振蕩器設(shè)計設(shè)計的振蕩器采用HP公司生產(chǎn)的AT41411硅雙極管[1振蕩器設(shè)計振蕩器采用的初始電路如下圖所示，圖中的三極管、二極管以及電阻電容等器件在ADS的器件庫中均可以找到。振蕩器采用的初始電路振蕩器設(shè)計振蕩器采用的初始電路如下圖所示，圖中的三極管、二極設(shè)計過程中要考慮的首要問題就是管子的選取，設(shè)計前必須根據(jù)自己的指標(biāo)確定管子的參數(shù)，從后來的設(shè)計來看，管子選得不好是很難達到預(yù)定目標(biāo)的。設(shè)計振蕩器最重要的是使振蕩頻率滿足預(yù)定的指標(biāo)，而在這次的壓控振蕩器設(shè)計中與振蕩器頻率直接相關(guān)的有兩個參數(shù)，一個是變?nèi)荻O管的偏置電壓，由變?nèi)荻O管的VC曲線決定；另一個是振蕩器的反饋電感。在設(shè)計過程中經(jīng)過多次調(diào)整這兩個參數(shù)才能使振蕩頻率達到1.8GHz。振蕩器設(shè)計設(shè)計過程中要考慮的首要問題就是管子的選取，設(shè)計前必須根據(jù)自己噪聲分析也是振蕩器設(shè)計的一個重要的方面。設(shè)計過程中必須明確要計算哪些噪聲，并合理設(shè)置好噪聲頻率間隔。在電路中加入濾波器是為了增加頻率的隔離度，但是此濾波器對于后來生成的壓控曲線影響很大。不去掉濾波器而直接仿真得到的曲線并不是線性的，原因是濾波器的通帶比壓控的頻率范圍小，而去掉濾波器后生成的壓控曲線的線性度很好，符合VCO的設(shè)計要求。振蕩器設(shè)計噪聲分析也是振蕩器設(shè)計的一個重要的方面。設(shè)計過程中必須明確要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機LNA設(shè)計概要PA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機LNA設(shè)計概要PA設(shè)計概要VCXO設(shè)濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器RF高級

培訓(xùn)課程

RF高級培訓(xùn)課程

目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)頻率越高，意味著電信號波長越小。應(yīng)用于射頻電路，其波長可與分立的電路元件的幾何尺寸相比擬，電壓和電流不再保持空間不變，必須把它們看作是傳輸?shù)牟?。?yīng)用于基帶電路，因傳輸信號的波長遠大于分立的電路元件的尺寸，電壓和電流基本保持空間不變。一般情況下，當(dāng)分立的電路元件的平均尺寸大于工作信號波長的十分之一時，必須以“射頻”的眼光來看待?；鶐?射頻基帶&射頻電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量，單位：歐姆，Ω電壓：電位或電位差，單位：伏特，V電流：單位時間內(nèi)通過電路上某一確定點的電荷數(shù)，單位：安培，A電感：線圈環(huán)繞著的東西，通常是導(dǎo)線，由于電磁感應(yīng)的原因，線圈可產(chǎn)生電動勢能，單位：亨利，H電容：一個充電的絕緣導(dǎo)電物體潛在具有的最大電荷率，單位：法拉，F(xiàn)基本參數(shù)電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR

很多信號從時域觀測并不是恒定包絡(luò)，而是如下面圖形所示。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%?；緟?shù)信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR基本參數(shù)平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。

在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個概率下的峰均比PAR。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%。平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個概率下的峰均比，如PAR=9.10.1%,各種概率下的峰均比就形成了CCDF曲線（互補累積分布函數(shù)）。在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子基本參數(shù)平均功率是系統(tǒng)輸出的實際功率。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的噪聲定義

噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號。常見的噪聲有來自外部的天電噪聲汽車的點火噪聲，來自系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲晶體管等在工作時產(chǎn)生的散粒噪聲信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物……基本參數(shù)噪聲定義基本參數(shù)相位噪聲 相位噪聲是用來衡量本振等單音信號頻譜純度的一個指標(biāo)，在時域表現(xiàn)為信號過零點的抖動。理想的單音信號，在頻域應(yīng)為一脈沖，而實際的單音總有一定的頻譜寬度，如下面所示。一般的本振信號可以認為是隨機過程對單音調(diào)相的過程，因此信號所具有的邊帶信號被稱為相位噪聲。相位噪聲在頻域的可以這樣定量描述：偏離中心頻率多少Hz處，單位帶寬內(nèi)的功率與總信號功率相比。例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：基本參數(shù)相位噪聲例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：基本參數(shù)噪聲系數(shù)

噪聲系數(shù)是用來衡量射頻部件對小信號的處理能力，通常這樣定義：單元輸入信噪比除輸出信噪比，如下圖：對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 及信號的失真，這時噪聲系數(shù)可以用下式表示：Pno表示輸出噪聲功率，Pni表示輸入噪聲功率，G為單元增益。基本參數(shù)噪聲系數(shù)對于線性單元，不會產(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 Pno表級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：基本參數(shù)級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：基本參數(shù)信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發(fā)信機通道，不包括空間段衰落信道）時會有一定程度的失真失真可以分為

線性失真

非線性失真產(chǎn)生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件產(chǎn)生非線性失真的主要有一些放大器、混頻器等有源器件另外射頻通道還會有一些加性噪聲和乘性噪聲的引入?；緟?shù)信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發(fā)信機通道，非線性幅度失真 非線性幅度失真常用1dB壓縮點、三階交調(diào)、三階截止點等指標(biāo)衡量，下面分別討論這三個指標(biāo)。1dB壓縮點 例如一個射頻放大器，當(dāng)輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關(guān)系，輸入電平增加1dB，輸出相應(yīng)增加1dB，增益保持不變，隨著輸入信號電平的增加，輸入電平增加1dB，輸出將增加不到1dB，增益開始壓縮，增益壓縮1dB時的輸入信號電平稱為輸入1dB壓縮點，這時輸出信號電平稱為輸出1dB壓縮點。如下圖：基本參數(shù)非線性幅度失真1dB壓縮點基本參數(shù)基本參數(shù)基本參數(shù)三階交調(diào) 三階交調(diào)（雙音三階交調(diào)）是用來衡量非線性的一個重要指標(biāo)，在這里仍以放大器為例來說明三階交調(diào)指標(biāo)。用兩個相隔⊿f，且電平相等的單音信號同時輸入一個射頻放大器，則放大器的輸出頻譜大致如下：三階交調(diào)常用dBc表示，即交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比。基本參數(shù)三階交調(diào)三階交調(diào)常用dBc表基本參數(shù)三階截止點 任一微波單元電路，輸入雙音信號同時增加1dB，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物將增加3dB，而主輸出信號僅增加1dB（不考慮壓縮），這樣輸入信號電平增加到一定值時，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應(yīng)的輸入信號電平稱為輸入三階截止點，對應(yīng)的輸出信號電平稱為輸出三階截止點。注意：三階截止點信號電平是不可能達到的，因為在這時早已超過微波單元電路的承受能力?；緟?shù)三階截止點基本參數(shù)特征阻抗 解釋：特征阻抗是微波傳輸線的固有特性，它等于模式電壓與模式電流之比。無耗傳輸線的特征阻抗為實數(shù)，有耗傳輸線的特征阻抗為復(fù)數(shù)。在做射頻PCB板設(shè)計時，一定要考慮匹配問題，考慮信號線的特征阻抗是否等于所連接前后級部件的阻抗。當(dāng)不相等時則會產(chǎn)生反射，造成失真和功率損失。反射系數(shù)(此處指電壓反射系數(shù))可以由下式計算得出：基本參數(shù)特征阻抗基本參數(shù)駐波比 解釋：駐波系數(shù)式衡量負載匹配程度的一個指標(biāo)，它在數(shù)值上等于：由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是0~1，而駐波系數(shù)的取值范圍是1~正無窮大。射頻很多接口的駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)定小于2.0。駐波比惡化意味著信號反射比較厲害，也就是說負載和傳輸線的匹配效果比較差。所以在一個系統(tǒng)中，如果駐波比很差，可能會使信號傳輸效果變差，通道增益下降。一個比較典型的例子就是靈敏度問題?；緟?shù)駐波比由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是0~1，回波損耗 回波損耗也是射頻上用得比較多得一個名詞，它和前面得反射系數(shù)、駐波比都是用來反映端口得匹配狀況的?；夭〒p耗表示端口的反射波的功率與入射波功率之比。回波損耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：回波損耗＝20log（） 由公式可以計算：回波損耗為26dB時，對應(yīng)的反射系數(shù)為0.05，駐波比為1.1。由此也可以估計一下，駐波為2時的回波損耗是多少（9.5dB），也就可以理解對于功放后級的駐波要求為何嚴格。基本參數(shù)回波損耗基本參數(shù)

dBmdBm是一個考征功率絕對值的值，計算公式為：10lgP（功率值/1mw）。

10lg（2W/1mw）=10lg（2000）=10lg2+10lg1000=33dBmdBdB是一個表征相對值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）[例]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是說，甲的功率比乙的功率大3dB。dBc有時也會看到dBc，它也是一個表示功率相對值的單位，與dB的計算方法完全一樣。一般來說，dBc是相對于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與載波功率的相對值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方，原則上也可以使用dB替代。dBuV根據(jù)功率與電平之間的基本公式V^2=P*R，可知dBuV=90+dBm+10*log(R),R為電阻值。載PHS系統(tǒng)中正確應(yīng)該是dBm=dBuv-107，因為其天饋阻抗為50歐。基本參數(shù)

dBm反射系數(shù)反射系數(shù)是表征行波和駐波之間關(guān)系的另外一個物理表示量。反射系數(shù)定義為反射的波（駐波）與入射的波（行波）的比。反射系數(shù)越大，駐波比也越大，二者是同比例關(guān)系。工程上，為了便于直觀使用，又引入了回波損耗（returnloss）的概念?；夭〒p耗的定義：反射系數(shù)的模值的倒數(shù)，然后再取對數(shù)，回波損耗的單位為dB?；緟?shù)反射系數(shù)基本參數(shù)駐波比、反射系數(shù)、回波損耗之間的關(guān)系從數(shù)學(xué)角度上講，這三個概念量之間是可以換算的；從物理意義角度講，這三個概念出發(fā)點不同。駐波比是從行波和駐波形成的合成波（行駐波）的角度出發(fā)來闡釋自己的，從駐波比的數(shù)值可以直觀到傳輸線上合成波的最大值和最小值的比。反射系數(shù)是從能量得失的角度出發(fā)來闡釋自己的，從反射系數(shù)可直觀得到能量向前傳遞的情況?；夭〒p耗是從反射波（駐波）的出發(fā)來闡釋自己的，從回波損耗可直觀得到反射波的損耗情況。例如，假如反射系數(shù)為1/3，表示有(1/3)*(1/3)的能量，既入射能量1/9被反射掉；換算成駐波為2，表示合成波的最大值與最小值之比為2；在換算成回波損耗，為9.4dB。從反射系數(shù)衍生出另外一個物理量：插入損耗（InsertionLoss），插入損耗定義為向前傳輸?shù)墓β逝c入射到傳輸線上的功率之比，反射系數(shù)越小，插入損耗也就越小?；緟?shù)駐波比、反射系數(shù)、回波損耗之間的關(guān)系基本參數(shù)鄰道泄漏（ACLR） 鄰道泄漏指標(biāo)是用來衡量發(fā)射機的帶外輻射特性，定義：鄰道功率與主信道功率之比，通常用dBc表示，如下圖：射機的領(lǐng)道泄漏必然會對其他小區(qū)造成干擾，為了減小這種干擾，領(lǐng)道泄漏必須盡可能的小，WCDMA的要求是：第一鄰道（偏離載頻±5MHz）的ACLR≤45dBC；第二鄰道（偏離載頻±10MHz）的ACLR≤50dBC。基本參數(shù)鄰道泄漏（ACLR）射機的領(lǐng)道泄漏必然會對其他小區(qū)造成干擾，頻譜發(fā)射模板

對于WCDMA而言，頻譜發(fā)射模板用于限制偏離發(fā)射載波中心頻率2.5MHz～12.5MHz頻段內(nèi)的雜散發(fā)射功率，下面以WCDMA協(xié)議－3GPPTS25.141V3.6.0(2019-06)中規(guī)定的NodeB發(fā)射機的頻譜發(fā)射模板指標(biāo)要求為例來說明：基本參數(shù)頻譜發(fā)射模板基本參數(shù)接收靈敏度 用功率表示Smin=10log（KTB）+Ft+（S/N），單位：dBm K是波爾茲曼常數(shù)，單位：J/K(焦耳/K) T表示絕對溫度，單位：°K B表示信號帶寬，單位：Hz Ft表示系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，單位：dB

（S/N）表示解調(diào)所需信噪比，單位：dB

當(dāng)B＝1Hz時，10log（KTB）＝-174dBm/Hz基本參數(shù)接收靈敏度基本參數(shù)阻塞阻塞指標(biāo)也是來考核接收機抗干擾能力，它描述的是接收機在接收的頻道外存在單音或調(diào)制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應(yīng)頻點上的情況，具體指標(biāo)要求根據(jù)不同系統(tǒng)而定。阻塞指標(biāo)一般要求接收機前端要有較高的三階截止點（即大的線性動態(tài)），同時要求中頻濾波器有較好的選擇性。

互調(diào)抑制互調(diào)抑制同樣是指接收機在工作時，同時有兩個干擾信號進入接收機，這兩個信號的三階交調(diào)產(chǎn)物正好落在帶內(nèi)?；フ{(diào)抑制主要要求接收機前端有較高的三階截止點?；緟?shù)阻塞基本參數(shù)目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)頻帶號頻率范圍名稱備

注230Hz—300HzELF(極低頻)

30.3kHz—3kHzVF（話音頻率）通常意義上的音頻范圍為

0.3kHz---20kHz43kHz—30kHzVLF(甚低頻)

530kHz—300kHzLF(低頻)

60.3MHz---3MHzMF(中頻)

73MHz---30MHzHF(高頻)

830MHz---300MHzVHF(甚高頻)通常意義上的射頻范圍為30MHz-3GHz9300MHz—3GHzUHF(特高頻)103GHz-----30GHzSHF（超高頻）

1130GHz-----300GHzEHF(極高頻)

120.3THz----3THz紅外光

133THz—30THz紅外光

1430THz----300THz紅外光

150.3PHz-----3PHz可見光

163PHz------30PHz紫外光

1730PHz-----300PHzX射線

180.3EHz---3EHz伽馬射線

193Ehz------30EHz宇宙射線

1）全部電磁頻譜顯示了各種業(yè)務(wù)的大約位置；2）頻譜從次聲頻（幾赫茲）延伸到宇宙射線（10^22Hz）；3）頻譜進一步劃分成小組或頻帶，每個頻帶具有一個描述性的名稱和帶寬號；4）國際無線電咨詢委員會（CCIR）的頻率名稱如右表。頻譜分配頻帶號頻率范圍名稱備注230Hz—300HzELF(載波信號GMSK調(diào)制器GMSK信號IQ調(diào)制器IQ信號TXVCO頻率合成器射頻已調(diào)射頻PA天線開關(guān)天線GSM使用一種稱作0.3GMSK(高斯最小頻移鍵控)的數(shù)字調(diào)制方式。0.3表示高斯濾波器帶寬與比特率之比。GMSK是一種特殊的數(shù)字FM調(diào)制方式。給RF載波頻率加上或者減去67.708KHz表示1和0。使用兩個頻率表示1和0的調(diào)制技術(shù)記作FSK（頻移鍵控）。在GSM中，數(shù)據(jù)速率選為270.833kbit/sec，正好是RF頻率偏移的4倍，這樣作可以把調(diào)制頻譜降到最低并提高信道效率。比特率正好是頻率偏移4倍的FSK調(diào)制稱作MSK（最小頻移鍵控）。在GSM中，使用高斯預(yù)調(diào)制濾波器進一步減小調(diào)制頻譜。它可以降低頻率轉(zhuǎn)換速度，否則快速的頻率轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致向相鄰信道輻射能量（開關(guān)譜）。0.3GMSK不是相位調(diào)制（也就是說不是像QPSK那樣由絕對相位狀態(tài)攜帶信息）。它是由頻率的偏移，或者說是相位的變化攜帶信息。GMSK可以通過I/Q圖表示。如果沒有高斯濾波器，當(dāng)傳送一連串恒定的1時，MSK信號將保持在高于載波中心頻率67.708KHz的狀態(tài)。如果將載波中心頻率作為固定相位基準，67.708KHz的信號將導(dǎo)致相位的穩(wěn)步增加。相位將以每秒67,708次的速率進行360度旋轉(zhuǎn)。在一個比特周期內(nèi)(1/270.833KHz)，相位將在I/Q圖中移動四分之一圓周、即90度的位置。數(shù)據(jù)1可以看作相位增加90度。兩個1使相位增加180度，三個1是270度，依此類推。數(shù)據(jù)0表示在相反方向上相同的相位變化。IQ信號為通常四路，I路兩信號差分，Q路兩信號差分，I、Q兩路信號正交；通過IQ調(diào)制，可極大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。發(fā)射機載GMSK調(diào)制器GMSKIQ調(diào)制器IQTXVCO射射頻PA平均發(fā)射輸出功率GSM系統(tǒng)使用動態(tài)功率控制確保每一個鏈路具有足夠并且是最小的功率。這樣可以使整個系統(tǒng)的干擾保持最小。對于MS來說，可以最大限度地延長電池的壽命。超出規(guī)范的功率測量結(jié)果通常表示功率放大器電路、校準表格或者供電電源有問題。GSM平均輸出功率是在GSM突發(fā)脈沖的有用部分測量的。進行測量的時候，GSM測試設(shè)備通過解調(diào)輸入信號獲得正確的參考時序，并控制選通GSM突發(fā)脈沖的有用部分。

發(fā)射RF載波功率隨時間的變化在GSM系統(tǒng)中，發(fā)射機必須按照TDMA時序結(jié)構(gòu)快速變化發(fā)射功率以避免對相鄰時隙造成干擾。如果發(fā)射機開啟太慢，突發(fā)脈沖最開始的數(shù)據(jù)就可能丟失，降低了鏈路的質(zhì)量；如果關(guān)閉得太慢，TDMA幀中下一個時隙的用戶將受到干擾。因此，這個指標(biāo)涉及的測試就是根據(jù)規(guī)定的功率變化模式評估載波功率在時域內(nèi)的變化，同時還可以證實發(fā)射機的關(guān)閉是完好的。如果發(fā)射機沒有通過發(fā)射RF載波功率隨時間變化關(guān)系的測試，通常說明PA單元或者功率控制環(huán)路存在問題。

發(fā)射機平均發(fā)射輸出功率發(fā)射機鄰信道功率(ACP)ACP由兩個指標(biāo)定義：調(diào)制和寬帶噪聲頻譜切換頻譜這兩個測量指標(biāo)通常一起被稱作“輸出RF頻譜”（ORFS）。調(diào)制與寬帶噪聲頻譜發(fā)射機中的調(diào)制過程使連續(xù)載波發(fā)生頻譜擴展?！罢{(diào)制和寬帶噪聲頻譜”測量指標(biāo)用來保證調(diào)制過程不會造成過量的頻譜擴展，因為這將對相鄰信道用戶造成干擾。將分析儀調(diào)諧到要進行測試的頻率，然后在調(diào)制突發(fā)脈沖的部分時間里進行時域選通。用這種方式測量功率，然后分析儀重新調(diào)諧到下一個頻率或者欲測量的頻率偏移。持續(xù)這一過程直到所有頻偏下的功率都被測量并與允許的限度進行對比。這樣作的結(jié)果是得到了一組功率隨頻率變化的點，也就是信號的頻譜。然而，由于信號的跳變部分不在選通范圍之內(nèi)，因此沒有突發(fā)效果產(chǎn)生的頻譜成分。測量結(jié)果的限制以dBc表示，所以測量的第一步是讀取發(fā)射機調(diào)諧的中心頻率。發(fā)射機鄰信道功率(ACP)發(fā)射機天線天線開關(guān)SAWfilter頻率合成器LNAIQdemodulatorGMSKdemodulatorPLL接收機天線天線開關(guān)SAWfilterLNAIQdemodula靈敏度靈敏度是接收機性能的基本度量。它規(guī)范了在給定的解調(diào)信息錯誤百分比下最小的接收信號電平。所有接收機測量得到的結(jié)果都是BER（誤比特率）或者其他與之有關(guān)的值。

同信道抑制大多數(shù)接收機都要求信道內(nèi)存在干擾信號時能夠維持規(guī)定的BER。對于GSM系統(tǒng)，這一參數(shù)的測量如下：存在衰落和GMSK調(diào)制干擾，同信道測試，信號大于靈敏度20dB。

數(shù)字調(diào)制信號功率設(shè)為高于接收機靈敏度20dB，頻率位于接收機通帶中心，存在GMSK調(diào)制干擾（在相同的頻率）和經(jīng)過衰落的特征。將此混合信號注入接收機的天線端。將干擾信號功率設(shè)置為使接收機的BER不超過接收機靈敏度規(guī)范的額定值。兩個信號的功率之差就是干擾比例。接收機靈敏度接收機接收機阻塞這個參數(shù)是接收機信道外測試參數(shù)之一。阻塞測試證明接收機在存在信道外信號時能夠正常工作并監(jiān)視接收機受內(nèi)部產(chǎn)生的雜散響應(yīng)影響的程度。接收機阻塞性能體現(xiàn)在三個關(guān)鍵的測試內(nèi)容上：雜散干擾抵抗性互調(diào)失真鄰信道選擇性接收機接收機阻塞接收機典型電路典型電路Transceiver為MTK的MT6129,特點如下:MT6129提供了GSM850/GSM900/1800MHz/1900MHz四頻段的收發(fā)通道，包括接收電路、發(fā)射電路、頻率合成電路、RX和TXVCO以及相應(yīng)的控制電路。工作電壓：3.1V~4.6V

耗電流：

RX模式:68mA(typ)TX模式：116mA(GSM),110(DCS)(typ)

Warm_up模式：33mA(typ)Idle模式：30uA(typ)

工作溫度：-20℃~80℃典型電路典型電路典型電路典型電路射頻功率放大單元介紹:射頻PA為RFMD公司的RF3146,特點如下:采用集電極電壓控制工作電壓：3.1V~4.6V最大功率輸出：GSM為35dBm，DCS為33dBm（電壓3.5V時）效率：GSM為60%，DCS為55%VRAMP：0.4~2V工作溫度：-20℃~85℃封裝尺寸:7mm*7mm典型電路射頻功率放大單元介紹:典型電路聲表面濾波器(SAWFilter)單元介紹:采用SAWFiter對天線開關(guān)接收來的射頻信號進行帶通濾波，輸出到Transceiver帶寬：GSM頻段的SAWFilter為為35MHz，DCS頻段的為75MHz最大輸入功率：15dBm工作溫度：-25℃~85℃（B7820），-20℃~85℃（B7821）典型電路聲表面濾波器(SAWFilter)單元介紹:典型電路典型電路典型電路目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)計概要濾波器設(shè)計概要目錄射頻參數(shù)無線收發(fā)信機PA設(shè)計概要LNA設(shè)計概要VCXO設(shè)基本放大電路一.放大的基本概念

放大——把微弱的電信號的幅度放大。一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變，即不失真。基本放大電路一.放大的基本概念放大——把微弱的電信1.放大倍數(shù)——表示放大器的放大能力

根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)定義為:AU=uo/ui（2）電流放大倍數(shù)定義為:AI=io/ii

（3）互阻增益定義為:Ar=uo/ii（4）互導(dǎo)增益定義為:Ag=io/ui基本放大電路1.放大倍數(shù)——表示放大器的放大能力根據(jù)放大電路輸入信基本放大電路2.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進去的等效電阻Ri=ui/ii一般來說，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，從信號源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時，Ri越大，ui就越接近uS?；痉糯箅娐?.輸入電阻Ri——從放大電路輸入端看進去的等基本放大電路3.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進去的等效電阻

輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的，Ro越小，放大電路帶負載的能力越強，反之則差。

輸出電阻的定義：基本放大電路3.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進去的等基本放大電路4.通頻帶fAAm0.7AmfL下限截止頻率fH上限截止頻率放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線3dB帶寬通頻帶：fbw=fH–fL基本放大電路4.通頻帶fAAm0.7AmfL下限截止頻率f一．三極管的放大原理三極管工作在放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏?！鱑CE（-△IC×Rc）放大原理：→△UBE→△IB→△IC（b△IB）電壓放大倍數(shù)：→uo

ui基本放大電路一．三極管的放大原理→△UCE（-△IC×Rc）放大原理：→基本放大電路放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。二.單管共射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用基本放大電路放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)基本放大電路使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵oIB和UBE。基極電源與基極電阻集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。基本放大電路使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵oIB和UBE?；鶚O電基本放大電路耦合電容：電解電容，有極性，大小為10F~50F作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。++基本放大電路耦合電容：作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的基本放大電路典型放大電路基本放大電路典型放大電路基本放大電路1.靜態(tài)工作點——Ui=0時電路的工作狀態(tài)ui=0時由于電源的存在，電路中存在一組直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-基本放大電路1.靜態(tài)工作點——Ui=0時電路的工作狀態(tài)ui=基本放大電路由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，所以稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB放大電路建立正確的靜態(tài)工作點，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號不失真。基本放大電路由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分別基本放大電路開路直流通路的畫法：開路

將交流電壓源短路，將電容開路?；痉糯箅娐烽_路直流通路的畫法：開路將交流電壓源短路，將電基本放大電路畫直流通路：Rb稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（IB、UBE、IC、UCE）IC=IB基本放大電路畫直流通路：Rb稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流?；痉糯箅娐防河霉浪惴ㄓ嬎沆o態(tài)工作點。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：基本放大電路例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：VCC=12V基本放大電路對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零

交流通路畫法：將直流電壓源短路，將電容短路。基本放大電路對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零交流通路基本放大電路交流通路基本放大電路交流通路基本放大電路I1I2IB選I2=（5~10）IB∴I1I2ICI