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文档简介
1、射频基础知识 常用射频基础参数介绍 无源器件介绍 功放原理介绍1常用射频基础参数介绍2常用射频基础参数介绍 功率/电平(Power) 是指放大器输出信号能量的能力。一般单位为W,mW,dBm。 注:dBm是取1mW做基准值,以分贝表示的绝对功率值。 换算公式: 1W 10lg1000=30dBm 2W 10lg2000=33dBm 由此可看出,功率每增加一倍,电平值增加3dB。3增益(Gain) 又称为放大倍数,定义为放大器输出量对输入量的比值, 用来衡量放大器在线形工作状态下对信号的放大能力,即放大倍数,单位可表示为分贝(dB)。 dB=10lgA(A为功率放大倍数) 最常用的计算方法为:
2、增益(dB)= 输出功率(dB) 输入功率(dB)插入损耗(Insert Loss) 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。4带内波动 指在有效工作频带内最大和最小电平之间的差值。工作带宽/工作频带 器件应用中最高频率与最低频率的差值。 1分贝压缩点输出功率(P1dB) 放大器有一个线性动态范围,在这个范围内,放大器的输出功率随输入功率线性增加。这种放大器称之为线性放大器 。随着输入功率的继续增大,放大器进入非线性区,其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加,也就是说,其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB
3、压缩点,用P1dB表示。 5选择性(带外衰减) 衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。衰减越大,选择性越好。理想的滤波器的幅频特性是一个矩形。 幅频特性6噪声系数 噪声系数定义为系统的输入信噪功率比(SNR0)与输出信噪功率比(SNR1)的比值。噪声系数表征了信号通过系统后,系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。噪声系数越小越好。 噪声系数常用分贝表示: NF(dB)=10logF隔离度 本振或信号泄漏到其他端口的功率与原有功率之比,单位为dB。 7输入/输出驻波比(InputOutput VSWR) 传输线上的电压波或电流波通常都是由入射波和反射波叠加而成的,当它们相位相同时,该处的电压波或
4、电流波的振幅最大,称波腹点;当它们的相位相差时,该处的电压波或电流波的振幅最小,称波节点。传输线上电压波(或电流波)最大值与最小值之比称为驻波比,又称为驻波系数。在输入、输出端测得的驻波比分别成为输入、输出驻波比。 8互调干扰(IMD) 由于不同频率的两个或多个射频信号在功放末端经非线性作用产生了新的频率分量而引起的干扰。 互调产生的本来并不存在的“错误”信号,此信号会被系统误认为是真实的信号。互调干扰分为偶次,奇次;奇次干扰较大,三阶互调离主信号最近,影响最大。 互调可由有源元件(二极管,三极管,FET等)或无源元件(电缆,接头,天线,滤波器等)引起。 互调一般是用于衡量GSM系统的关键指标
5、。 9 ACPR (adjacent channel power ratio ) 邻道功率(ACP)定义为当主信道加一信号时,紧邻主信道的两个信道内的功率大小。 ACPR定义为ACP功率与主信道功率的比值。 在多数情况下ACPR是衡量CDMA系统的一个关键指标。 10无源器件介绍11无源器件介绍耦合器/定向耦合器 用于射频/微波领域需要按照一定相位和功率关系分配功率的场合。 常用耦合器有2种:金属腔体耦合器与微带线耦合器。 几个关键指标:方向性:方向性(dB)=10lg(耦合度/隔离度)=耦合度(dB) 隔离度(dB)12功分器 在射频/微波电路中,为了将功率按照一定比例分成两路或者多路,需要
6、使用功率分配器。 功分器有2种:腔体结构和微带线结构。 常用功分器为同轴腔体结构,承受功率大。 几个关键指标:13合路器 在射频微波电路中,为了实现大功率或者多路信号输出, 使用合路器将两路或者多路信号合成一路。 合路器又称为分路器,具有相反工作模式,反过来使用就 是功分器。 二合路器,三合路器,四合路器等等。 14滤波器 在射频/微波系统中,需要把信号频谱进行恰当的分离,完成这一功能的元件就是滤波器。 滤波器的基础是谐振电路,只要能构成谐振的电路组合就可以实现滤波器。 滤波器有4种类型:带通,带阻,高通,低通。 材料分类:微带线滤波器,金属腔体滤波器。 15公司生产的滤波器16滤波电路模型L
7、PF低通型结构HPF高通型结构17BPF带通型结构BEF带阻型结构18双工器 双工器,又称天线共用器,是一个比较特殊的双向三端滤波器。 在射频/微波通信系统中,实现上下行信号共用一个天线(收发天线),并分离上下行信号。双工器既要将微弱的接受信号耦合进来,又要将较大的发射功率馈送到天线上去,且要求两者各自完成其功能而不相互影响。 有3个端口:上行端口(RX),下行端口(TX), 天线(ANT)。 19公司生产的双工器20塔顶放大器 塔顶放大器是为解决GSM/CDMA系统边缘区域覆盖而设计的全新的基站延伸覆盖和网络优化设备。 单工塔放,双工塔放,双向塔放。21公司生产的塔顶放大器22功放原理23无
8、线通信行业标准概述无线通信发展阶段(代)系统普通业务注释第一代(1G)AMPS、TACS、NMT话音传统的模拟蜂窝系统部署方案第二代 (2G)GSM、TDMA、CDMA主要是话音业务和短消息业务实现了数字调制方式部署在800、900、1800和1900MHz频段;在美国需要开辟和利用1900MHz处的空白频段;现在1G运营商向2G系统的转化必须通过频谱重组织(重新构造)过渡代 (2.5G)CDMA、GPRS、EDGE主要是话音业务和新引入的分组数据业务在新频段之外的旧有频段采用覆盖的实现方法;在现在2G运营商的网络中引入了分组数据业务第三代(3G)CDMA2000/WCDMA为高速多媒体数据和
9、话音设计的分组数据业务和话音业务;真正的3G平台将有望在近年得到实现由IMT-2000进行定义:欧洲(UMTS-WCDMA); 美国(UMTS-CDMA2000);亚洲(UMTS-CDMA2000);中国(TDSCDMA);在现有2G/2.5G网络上采用覆盖的实现方法24演变过程图TACSNMT (900)GSM (900)GSM (1800)GPRSWCDMAGSM (1900)IS-136(1900)IS-95(J-STD-008)(1900)IS-136 TDMA(800)IS-95 CDMA(800)IDEN (800)CDMA20001XEVDOAMPSSMREDGEGPRSCDMA
10、2000MXTD-SCDMA25CDMA2000的过渡路径标准突出要求IS-95A9600 bit/s或14.4kbit/sIS-95B主要是前向链路上的话音和数据,改进的切换以及64/56 kbit/sCDMA2000第1阶段SR1(1.2288Mchip/s)话音和数据(经由孤立信道的分组数据)128Walsh码具有2倍的IS-95容量达到144kbit/s(使用SR1T 1XRTT方式)CDMA2000第2阶段 SR3(3.6864Mchip/s)定向于分组数据具有更高的数据率达到144kbit/s:移动车载用户384kbit/s:移动步行用户2Mbit/s:固定的用户256Walsh码
11、26WCDMA频段Operating BandFrequenciesUE transmit, Node B receiveDLUL frequenciesUE receive, Node B transmitI1920 1980 MHz2110 2170 MHzII1850 1910 MHz1930 1990 MHzIII1710-1785 MHz1805-1880 MHzIV1710-1755 MHz2110-2155 MHzV824 849MHz869-894MHzVI830-840 MHz875-885 MHz27 TDSCDMA简介最小带宽1.6MHz扩频技术时分同步CDMA双工方式T
12、DD帧长10ms调制方式QPSK/8PSK码片速率1.28Mc/s282G和2.5G29功放原理图30功放工作原理功放是由前级驱动、驱动放大、主放大、输出单元、控制板组成:前级驱动主要功能:1、输入检测;2、增益控制;3、温度补偿控制;4、相位控制。驱动放大主要功能:将前级驱动放大的信号再一次放大,达到主功放的输入信号功率要求。主功放主要功能:将小信号放大为大信号。输出单元主要功能:1、输出取样;2、输出检测;3、反向隔离天线接收信号;控制板主要功能:1、增益控制,2、温度补偿控制;3、相位控制;4、过驱(或过功率)、低增益(器件失效)、过温等告警功能;5、使能功能;6、控制接口;7、驱动级和
13、主功放级偏置电压。31射频指标测试增益测量输出功率测量ACPR测量三阶互调测量驻波比测量带内平坦度测量取样口测试输入过激励(过功率)告警测试低增益(器件失效)告警测试过温告警测试PA使能测试32射频功率放大器的线性化技术移动通信系统的每一次更迭都带动了相关领域内的技术革命。与一、二代系统相比,3G系统有更大的容量、更好的通信质量、更高的频带利用率,这些特点使得它能为高速和低速移动用户提供话音、数据、会议电视及多媒体等多种业务。但这些出色的性能也对硬件电路系统提出了更高的要求,尤其是发射子系统的功放单元。由于CDMA的射频信号为非恒定包络,因此不同于恒定包络信号,射频功放不能被推到压缩状态,而必
14、须采用功率回退的方法使功放工作于线性状态。回退越多,线性越好,但功放的效率也越低。为了兼顾线性和效率,3G功放的设计一般都采用了各种线性化技术来得到线性和效率平衡。 33实现射频功放线性化的常用技术: 功率回退 负反馈 前馈 预失真 包络重构法 谐波注入法 LINC 线性化技术有多种,但适合宽带应用的成熟技术是前馈和预失真技术。 34预失真(Predistortion ) 预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真 。 射频预失真,中频预失真,基带预失真(DSP处理)。 预失真功放效率较高,但是对功放线形度改善有限,带宽较窄。 预失真的线性化技术是各种线性化技术的
15、基础,其它方法是在此基础上进行的更为完善的处理。然而就原理来说,都没有超越该技术。 35预失真原理描述 36预失真电路模型37自适应RF预失真38公司主要预失真产品 LPA0800-054-SG01 LPA0800-054-SG02 MBMC050-GSM900 MBMC050-PCS180039前馈(Feedforward ) 前馈技术起源于“反馈”,应该说它并不是什么新技术,早在二三十年代就由美国贝尔实验室提出来的。除了校准(反馈)是加于输出之外,概念上完全是“反馈”。 前馈技术是线形度改善效果最好的一种技术,且能够获得较宽的带宽。 前馈功放的抵消要求是很高的,需获得幅度、相位和时延的匹配
16、,如果出现功率变化、温度变化及器件老化等均会造成抵消失灵。为此,在系统中考虑自适应抵消技术,使抵消能够跟得上内外环境的变化。 40前馈功放原理框图 41自适应前馈技术 42公司主要前馈产品 LPA2100-025-SC01 LPA1800-110-SG02 LPA0800-025-SC02 LPA0800-100-TA01 LPA2100-027-SW01 LPA0900-100-SG01 LPA1900-030-SC01 LPA2100-050-SW02 PAF2100-045-SW01 PAF2100-045-SW02 ADC系列 LPA0800-010-TA01 LPA1900-040-
17、SC01 LPA1900-010-SC0143公司主要前馈产品44 WIMAX介绍 关于WiMAX组织 为了促进宽带无线设备的标准化,推动其市场发展,由Intel等众多顶级通信部件、设备公司在2003年4月组成了非营利性机构WiMAX,致力于推动802.16无线宽带设备进入市场,加速最后一公里的宽带部署。( IEEE 802.16 ) ZTE公司2003年11月加入WiMAX论坛,是国内第一个加入WiMAX论坛的通信设备厂商,并且是WiMAX论坛的13个董事成员之一。45宽带无线接入系统定位 宽带无线接入系统位于通信网络中的接入层,用于“最后一公里”的接入及热点地区的覆盖,在通信网络中占有重要
18、的地位。46统一的WiMAX频段Canada2.5, 3.5 & 5 GHzUSA2.5 & 5 GHzCentral &South America2.5, 3.5 & 5 GHzEurope3.5 3.6 & 5 GHz2.5 GHz unusedMiddle East &Africa3.5 & 5 GHzRussia2.3!, 2.5 & 3.5 GHzChina3.5 & 5 GHz2.5 & 3.3 GHz unusedSE Asia2.5, 3.3 & 5 GHzKorea &Asia Pacific2.3 3.3, 3.5 & 5 GHz在许可频段协调全球频段47WiMAX主要关键
19、技术OFDM/OFDMA正交频分复用/多址AAS自适应天线系统MIMO多输入多输出AMC自适应调制编码ARQ自动重发请求带宽动态分配48WiMAX与3G的比较技术WiMAX3G(CDMA-2000)3G(WCDMA/UMTS)标准IEEE 802.16eCDMA-2000WCDMA/UMTS吞吐量直到30Mb/s(10MHz带宽)直到2.4Mb/s(1XEV-Do)直到3.1Mb/s(1XEV-DV)直到2Mb/s(HSDPA支持超过10Mb/s)覆盖范围典型25km典型25km典型25km频率26GHz400、800、700、900、1800、2100MHz900、1800、2100MHz带
20、宽1.2520MHz1.25 MHz5MHz(固定)物理层核心技术OFDMA,自适应调制编码支持自适应天线系统CDMA、自适应调制编码CDMA、自适应调制编码双工方式TDDFDDFDD移动性游牧式移动支持高速移动支持高速移动49WiMAX支持业务语音业务基本语音业务VoIP(含固定、移动语音业务)移动语音增值业务数据业务高速互联网业务游戏业务企业应用(含VPN业务等)多媒体业务流媒体业务视频会议视频电话IPTVDownload service MobileTVHandsetsPCPDANews Sports Contents Preview MonitorTraffic Info. Video mailEtc.Stream media serviceLive BroadcastMusic, Video Sports matchFilmsAdult programScreen saverMelody D/L SVCcartoonKaraoke64100kbps 100168kbps 128256Kbps overAverage
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