无线基础与射频

1、 2012 海能达 版权所有1无线通信理论基础无线通信理论基础 2012 海能达 版权所有2无线通信工作原理射频基本概念射频关键指标射频常用器件培训目的：掌握以下知识 2012 海能达 版权所有3目目 录录 2012 海能达 版权所有4无线通信工作原理无线通信工作原理 导体中的电流会产生磁场，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化的电场。 这种电生磁，磁生电的大自然现象，被文明人类用来进行无线电通信。l科学研究确认，只有电磁波的波长和天线的有效长度能够相比拟时，电能才能有效地转换为电磁波。l电磁波的空间传播速度为C(光速)，3X108米/秒 (即每秒30万公里)。lC(光速)=F(

2、频率)*（波长） 2012 海能达 版权所有5无线通信工作原理无线通信工作原理 2012 海能达 版权所有6无线通信工作原理无线通信工作原理 2012 海能达 版权所有7高度功率及接收灵敏度遮挡（地形）干扰及噪声影响无线信号因素无线通信工作原理无线通信工作原理 2012 海能达 版权所有8常用名词解释1、载波：话音、数字信号、信令等有用信号的载体，易于传输的高频电磁波。2、信道和信道间隔：信道指发射接收时占用的频率值。相邻信道之间的频率差值称为信道间隔。规定的信道间隔有25KHz(宽带)、20KHz（中带）、12.5KHz(窄带)等。3、PTT：PushToTalk的缩写，按下即通话，此时对讲

3、机进入发射状态。4、音频：Audio,指人说话的声音频率，通常指300Hz3400Hz的频带。5、调制：用调制信号的某一种或某几种参数控制载波的参数的改变。按照控制参数的不同，调制又可分为调幅、调频和调相。无线通信工作原理无线通信工作原理 2012 海能达 版权所有96、频率误差：发射载波频率与指配频率之差。7、发射功率：一个射频周期内发射机加给传输线的平均功率。8、调制频偏：是指已调制信号瞬时频率与载频的差值。9、参考灵敏度：又称为最大可用灵敏度，在规定的频率和调制下，使接收输出端产生标准信噪比（12dBSINAD）的输入信号电平值。10、选择性：表征接收机接收有用输入信号、抗拒无用输入信号

4、的能力。11、音频功率：是指接收机输入标准测试信号时,接收机输出端能提供的最大不失真(符合规定指标)的功率。一般，对讲机音频功率通常为500mW。无线通信工作原理无线通信工作原理 2012 海能达 版权所有10目目 录录 2012 海能达 版权所有11射频知识介绍射频知识介绍一、一、RFRF是什么：是什么：1、RF，radio frequency，主要指发射的无线电波(又称射频) ，应用于无线通信上。2、RF有时称为高频，它是相对于低频而言。3、RF的用途，主要是迅速而准确地传输信息，以克服距离上的障碍，是无线通信的关键技术，是传输信息的载体。 2012 海能达 版权所有12射频知识介绍射频知

5、识介绍二、频率：二、频率： 由天线发出的射频（RF）信号开始于发射器电路。发射器以很高的速率来回推动这个信号，使得该信号脱离天线变成无线电波。该信号前后移动或振动的速率叫做频率。频率是用来测量电磁波的。频率是交流电或无线电波在每秒钟完成的周期数，单位用赫兹（hz)来表示。1 1周期周期/ /秒秒= =兹赫兹赫音频范围(AF) ：f1MHz 微波范围：f40GHz射频范围(RF) ：f40GHz 2012 海能达 版权所有13射频知识介绍射频知识介绍三、波长：三、波长：1、波长与频率成反比，C是光速，等于3108米/秒。 例如: 350MHz波长约等于85.7cm。2、波具有直射/反射/绕射/衍

6、射特性，频率越高，直射能力越强，频 率越低，绕射能力强。3、当天线可与波长相比拟时，发射效率越高 2012 海能达 版权所有14射频理论知识介绍射频理论知识介绍三、阻抗：三、阻抗：1、RF电缆和端口为50欧姆。2、广播电视同轴电缆为75欧姆。3、当负载阻抗和输出阻抗相等时,能够得到最大功率传输。4、当端口之间阻抗不相等时,信号会发生反射。 2012 海能达 版权所有15射频理论知识介绍射频理论知识介绍四、频谱：四、频谱： 电磁波频谱是电磁波辐射所有频率的总和。从最低的声波到最高的光波，范围在15-900,000GHz之间。由于频谱范围很宽，它又被化分为较小的频带以易管理。频率范围常用符号用途3

7、Hz-30kHz VLF（甚低频） 电话、长距离导航、时标30kHz-300kHz LF（低频） 导航、信标、电力线通信300kHz-3MHz MF（中频） 调幅广播、业余无线电3MHz-30MHz HF（高频） 短波广播、军用通信30MHz-300MHz VHF（甚高频） 电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航300MHz-3GHz UHF（特高频） 电视、空间遥测、雷达导航、移动通信3GHz-30GHz SHF（超高频） 微波接力、卫星和空间通信、雷达30GHz-300GHz EHF（极高频） 雷达、微波接力、射电天文学 2012 海能达 版权所有16射频理论知识介绍射频理论知识介绍五、

8、对讲机要主使用的频段：五、对讲机要主使用的频段： VHF 低段：136MHz-150MHz 150MHz-174MHz UHF 高段：350MHz-370MHz 370MHz-390MHz 400MHz-420MHz 400MHz-450MHz 450MHz-470MHz 440MHz-490MHz 注：在不同国家频段范围有所不同六、不同频段的通信效果六、不同频段的通信效果： 2012 海能达 版权所有17目目 录录 2012 海能达 版权所有18RFRF常用单位常用单位 dB是功率增益的单位，表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时，可按公式10lgAB计算。例如：A功率比B

9、功率大一倍，那么10lgAB10lg23dB。一、一、dBdB定义定义一个讯号功率是4W，第二个讯号功率是24W，那增益就是：10 * lg (24 / 4) = 10 * lg6 = 7.78 dB 2012 海能达 版权所有19RFRF常用单位常用单位dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：dBm=10LOG10(P/1mW)例如：20W=10*LOG10（20000/1mW）=10 * 4.3 = 43dBm10W=10*LOG10（10000/1mW）=10 * 4.0 = 40dBm1mW=10*LOG10（1mW/1mW） =10 * 0= 0dBm二、二、dBmdBm定义定

10、义简便公式：左边加左边加10=右边乘右边乘10 0dBm=0.001W 所以0+10dBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W 故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40dBM=10W 左边加左边加3=右边乘右边乘2 40+3dBM=10*2W，即43dBm=20W 2012 海能达 版权所有20RFRF常用单位常用单位 dBc是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc相对于载波功率而言，在许多情况下，用来度量载波功率的相对值，如度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替

11、代。三、三、dBcdBc定义定义 2012 海能达 版权所有21RFRF常用术语常用术语dBi和dBd是功率增益的单位，两者都是相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线；dBd的参考基准为偶极子。一般认为dBi和dBd表示同一个增益，用dBi表示的值比用dBd表示的要大2.15。例如：对于一增益为16 dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi。四、四、 dBidBi和和dBddBd 2012 海能达 版权所有22目目 录录 2012 海能达 版权所有23RFRF常用术语常用术语一、增益一、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

12、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。 手持机使用的天线增益是0dBi,车台天线的增益是VHF 3.5dBi/UHF短天线为3.5dBi/UHF长天线为5.5dBi,玻璃钢天线的增益：中增益为6.5dBi/高增益为8.5dBi二、插损：二、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示。 用频谱分析仪，或调频接收机或跟踪发生器，测量插入损耗。不带滤波器是建一个零dB参考点。然后插入滤波器，记录在所需频率范围内提供的衰减。 2012 海能达 版权所有24RFRF常用术语常用术

13、语三、驻波比：三、驻波比：行驻波状态时，波腹电压与波节电压之比（VSWR） 。驻波系数是衡量负载匹配程度一个指标，它在数值上等于： 由反射系数的定义我们知道，反射系数取值范围是01，而驻波系数取值范围是1正无穷大，很多射频接口驻波系数指标规定小于1.5（反射系数为0.2，S1114dB，假如输出功率为50W，大约有2W反射回来）。驻波比恶化意味着信号反射比较厉害，也就是说负载和传输线的匹配效果比较差。所以在一个系统中，如果驻波比很差，可能会使信号传输效果变差，通道增益下降。 2012 海能达 版权所有25RFRF常用术语常用术语四、噪声系数四、噪声系数： 噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处

14、理能力，通常这样定义：单元输入信噪比除输出信噪比，单位为dB。噪声系数是射频电路的关键指标之一，影响着模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率，即影响接收机的灵敏度。 2012 海能达 版权所有26RFRF常用术语常用术语五、三阶互调：五、三阶互调： 三阶互调：若存在两个正弦信号1和2 ，由于非线性作用将产生许多互调分量，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号，其中的21-2和22-1两个频率分量称为三阶互调分量。不管是有源还是无源器件，都会产生三阶互调分量。 2012 海能达 版权所有27目目 录录 2012 海能达 版权所有28电缆类型

15、使用场所7/8馈线1/2馈线适合用在多信道共用一条天线，发射功率大的道基站，适合在铁塔上走线。不适合室内。12D-7D适合用想单个信道，功率50W左右，适应室内室外走线。-9的的馈线长度一般不超过70米，大约是40m就衰减成一半。5D适合用在单个信道25W.并且走线长度不超过30米，大约是20m就衰减成一半；适合室内室外使用，不适合走主线，一般用来做室内覆盖走线。7/8、1/2馈管-12、-9馈线-7、-5馈线馈线的分类，通常以直径来区分。直径越大衰减越小，通常用在大功率基站。 例1：7/8馈管，直径就是8分之7英寸。因此直径比较大，通常用在多信道基站。例2：-12D馈线，直径就是12毫米，外

16、层为编织线，内径为铜包铝芯。这种馈线我们通常用在单个中转台上。无线基站常见配件无线基站常见配件一、馈线一、馈线 2012 海能达 版权所有2950欧姆皱纹铜管同轴电缆最大衰减最大衰减（dB/100M）1/21/2 12D-FB 12D-FB150M 2.67 3.4450M 4.75 5.8常用2种馈线损耗50欧姆编织线同轴电缆无线基站常见配件无线基站常见配件馈线馈线 2012 海能达 版权所有30无线基站常见配件无线基站常见配件点频双工器宽带双工器带陷双工器二、双工器二、双工器 2012 海能达 版权所有31双工器/耦合器使用场所一分二功分器使用在地下室一到两层覆盖。一分多功分器使用者大型办

17、公室商贸城覆盖。耦合器用在不同面积地下室之间的覆盖。一分二功分器一分多功分器耦合器无线基站常见配件无线基站常见配件三、功分器、耦合器三、功分器、耦合器 2012 海能达 版权所有321、分路器 将一路接收信号分为多路送入接收端的设备称为接收分路器。2、合路器 将多路发射信号合为一路信号发射分路器合路器无线基站常见配件无线基站常见配件四、分路器、合路器四、分路器、合路器 2012 海能达 版权所有33天线类型使用场所四环矩阵天线使用在广域开阔地区，覆盖远接收效果好玻璃钢天线在高层建筑以及室外覆盖。车载天线通信车使用和地下室覆盖八木定向天线隧道使用吸顶天线办公室楼层覆盖，四环矩阵天线玻璃钢天线车载天线八木定向天线吸顶天线无线基站常见配件无线基站常见配件五、天线五、天线 2012 海能达 版权所