課程內容 T第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章天線傳播基礎知識簡介第一章無線通信的基本概念第一節概述第二節無線通信使用的頻率和波段第三節無線通信的電磁波傳播第一章無線通信的基本概念第一節概述第二節無線通信使用的頻段和波段第三節無線通信的電磁波傳播無線通信使用的頻段和波段目前無線通信使用的頻率從超長波波段到亞毫米波段（包括亞毫米波以下），以至光波。無線通信使用的頻率范圍和波段見下表1-1。無線通信使用的頻段和波段表1-1無線通信使用的電磁波的頻率范圍和波段無線通信使用的頻段和波段表1-1無線通信使用的電磁波的頻率范圍和波段（續）由于種種原因，在一些歐、美、日等西方國家常常把部分微波波段分為L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或稱子波段），具體如表1-2所示。無線通信使用的頻段和波段表1-2無線通信中所使用的部分微波波段的名稱第一章無線通信的基本概念第一節概述第二節無線通信使用的頻段和波段第三節無線通信的電磁波傳播

無線通信的電磁波傳輸無線通信中的電磁波按照其波長的不同具有不同的傳播特點，下面按波長分述如下：極長波（極低頻ELF）傳播極長波是指波長為1~10萬公里（頻率為3~30Hz）的電磁波。理論研究表明，這一波段的電磁波沿陸地表面和海水中傳播的衰耗極小。無線通信的電磁波傳輸

超長波（超低頻SLF）傳播超長波是指波長1千公里至1萬公里（頻率為30~300Hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩定，在海水中衰耗很小（頻率為75Hz時衰耗系數為0.3dB/m）對海水穿透能力很強，可深達100m以上。甚長波（甚低頻VLF）傳播甚長波是指波長10公里~100公里（頻率為3~30kHz）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為10~30kHz，該波段的電磁波可在大地與低層的電離層間形成的波導中進行傳播，距離可達數千公里乃至覆蓋全球。無線通信的電磁波傳輸長波（低頻LF）傳播長波是指波長1公里~10公里（頻率為30~300kHz）的電磁波。其可沿地表面傳播（地波）和靠電離層反射傳播（天波）。中波（中頻MF）傳播中波是指波長100米~1000米（頻率為300~3000kHz）的電磁波。中波可沿地表面傳播（地波）和靠電離層反射傳播（天波）。中波沿地表面傳播時，受地表面的吸收較長波嚴重。中波的天波傳播與晝夜變化有關。無線通信的電磁波傳輸短波（高頻HF）傳播短波是指波長為10米~100米（頻率為3~30MHz）的電磁波。短波可沿地表面傳播（地波），沿空間以直接或繞射方式傳播（空間波）和靠電離層反射傳播（天波）。超短波（甚高頻VHF）傳播超短波是指波長為1米~10米（頻率為30~300MHz）的電磁波。超短波難以靠地波和天波傳播，而主要以直射方式（即所謂的“視距”方式）傳播。無線通信的電磁波傳播微波傳播微波是指波長小于1米（頻率高于300MHz）的電磁波。目前又按其波長的不同，分為分米波（特高頻UHF）、厘米波（超高頻SHF）、毫米波（極高頻EHF）和亞毫米波（至高頻THF）。微波的傳播類似于光波的傳播，是一種視距傳播。其主要在對流層內進行。總的說來，這種傳播方式比較穩定，但其傳播也受到大氣折射和地面反射的影響。另外，對流層中的大氣湍流氣團對微波有散射作用。利用這種散射作用可實現微波的超視距傳播。WCDMA工作頻段：上行1920～1980MHz，下行2110～2170MHz，屬于微波波段，其電磁波傳播方式為微波傳播。思考題何謂無線通信？WCDMA的工作頻段？該頻段屬于哪一波段？簡述WCDMA的電磁波傳播方式及其特點。解答利用電磁波的輻射和傳播，經過空間傳送信息的通信方式稱之為無線電通信（WirelessCommunication

），也稱之為無線通信。WCDMA工作頻段：上行1920～1980MHz，下行2110～2170MHz，屬于微波波段。WCDMA電磁波傳播方式為微波傳播，微波的傳播類似于光波的傳播，是一種視距傳播。本章小結本章主要講述了無線通信的概念、無線通信的頻段和波動的劃分以及無線通信的電磁波傳播方式及其特點，最后簡要說明了WCDMA的工作頻段和電磁波傳播方式。課程內容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章天線傳播基礎知識簡介第二章射頻常用計算單位簡介第一節功率單位簡介第二節天線傳播相關單位簡介第三節其他功率單位簡介絕對功率的dB表示

射頻信號的絕對功率常用dBm、dBW表示，它與mW、W的換算關系如下：例如信號功率為xW，利用dBm表示時其大小為：例如：1W等于30dBm，等于0dBW。功率單位簡介相對功率的dB表示

射頻信號的相對功率常用dB和dBc兩種形式表示，其區別在于：dB是任意兩個功率的比值的對數表示形式，而dBc是某一頻點輸出功率和載頻輸出功率的比值的對數表示形式。第二章射頻常用計算單位簡介第一節功率單位簡介第二節天線傳播相關單位簡介

第三節其他天線傳播相關單位簡介天線和天線增益 天線增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天線相對于無方向天線的功率能量密度之比，dBd是指相對于半波振子Dipole的功率能量密度之比，半波振子的增益為2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi。第二章射頻常用計算單位簡介第一節功率單位簡介第二節天線傳播相關單位簡介第三節其他

其他電阻：阻擋電流通過的物體或物質，從而把電能轉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：單位時間內通過電路上某一確定點的電荷數，單位：安培，A電感：線圈環繞著的東西，通常是導線，由于電磁感應的原因，線圈可產生電動勢能，單位：亨利，H電容：一個充電的絕緣導電物體潛在具有的最大電荷率，單位：法拉，F思考題絕對功率的單位有哪幾種常用的表達形式？他們之間的換算關系為？相對功率的單位有哪幾種常用的表達形式？其區別為？天線的增益單位有哪幾種常用的表達形式?電壓、電流、電阻、電感、電容的單位分別為？解答絕對功率可以用dBm和W兩種形式表達，其換算關系為：相對功率可以用dB和dBc兩種形式表示，兩者的區別在于：dB是任意兩個功率比值的對數表示形式，而dBc是某一頻點輸出功率和載頻輸出功率比值的對數表示形式。解答天線增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天線相對于無方向天線的功率能量密度之比，dBd是指相對于半波振子Dipole的功率能量密度之比，半波振子的增益為2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi。電壓單位為：伏特/V，電流單位為：安培/A，電阻單位為：歐姆/Ω，電感單位為：亨利/H，電容單位為：法拉/F。本章小結本章簡單介紹了各種射頻常用計算單位，是深入地理解射頻概念的必備基礎知識之一。課程內容

第一章無線通信的基本概念第一章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章天線傳播基礎知識簡介第三章射頻基本概念辨析第一節功率相關概念第二節噪聲相關概念第三節線性相關概念第四節傳輸線相關概念第五節下行通道射頻指標第六節上行通道射頻指標功率相關概念

信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR

解釋：很多信號從時域觀測并不是恒定包絡，而是如下面圖形所示。峰值功率即是指以某種概率出現的肩峰的瞬態功率。通常概率取為0.01%。功率相關概念

功率相關概念

信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR

解釋：平均功率是系統輸出的實際功率。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=9.1@0.1%,各種概率下的峰均比就形成了CCDF曲線（互補累積分布函數）。

在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子。功率相關概念

思考題峰均比的定義？解答峰值功率即是指以某種概率出現的肩峰的瞬態功率。通常概率取為0.01%。平均功率是系統輸出的實際功率。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=9.1@0.1%,各種概率下的峰均比就形成了CCDF曲線（互補累積分布函數）。在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子第三章射頻基本概念辨析第一節功率相關概念第二節噪聲相關概念第三節線性相關概念第四節傳輸線相關概念第五節下行通道射頻指標第六節上行通道射頻指標噪聲相關概念相位噪聲 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，在時域表現為信號過零點的抖動。理想的單音信號，在頻域應為一脈沖，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，單位帶寬內的功率與總信號功率相比。噪聲相關概念例如晶體的相位噪聲可以這樣描述：噪聲相關概念噪聲系數

噪聲系數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，不會產生信號與噪聲的互調產物 及信號的失真，這時噪聲系數可以用下式表示：Pno表示輸出噪聲功率，Pni表示輸入噪聲功率，G為單元增益。噪聲相關概念級聯網絡的噪聲系數公式：思考題噪聲系數定義？寫出噪聲系數的級聯計算公式？解答噪聲系數是用來衡量射頻部件對小信號的處理能力，通常定義為：單元的輸入信噪比除輸出信噪比級聯網絡的噪聲系數公式：Pno表示輸出噪聲功率，Pni表示輸入噪聲功率，G為單元增益。第三章射頻基本概念辨析第一節功率相關概念第二節噪聲相關概念第三節線性相關概念第四節傳輸線相關概念第五節下行通道射頻指標第六節上行通道射頻指標線性相關概念信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發信機通道，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和非線性失真。產生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件，產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。線性相關概念線性失真 線性失真又可以分成線性幅度失真和線性相位失真，從頻域可以很方便表示這些失真，如下圖：幅頻特性相頻特性線性相關概念非線性失真 非線性失真與線性失真相似，可以分成非線性幅度失真和非線性相位失真，圖形表示如下：線性相關概念非線性幅度失真 非線性幅度失真常用1dB壓縮點、三階交調、三階截止點等指標衡量，下面分別討論這三個指標。1dB壓縮點 例如一個射頻放大器，當輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關系，輸入電平增加1dB，輸出相應增加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：線性相關概念線性相關概念三階交調 三階交調（雙音三階交調）是用來衡量非線性的一個重要指標，在這里仍以放大器為例來說明三階交調指標。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：三階交調常用dBc表示，即交調產物與主輸出信號的比。線性相關概念三階截止點 任一微波單元電路，輸入雙音信號同時增加1dB，輸出三階交調產物將增加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，輸出三階交調產物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應的輸入信號電平稱為輸入三階截止點，對應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。線性相關概念思考題信號通過射頻通道時會產生哪些失真？非線性幅度失真主要用那些指標來衡量？解答信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發信機通道，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和非線性失真。產生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件，產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。非線性幅度失真常用1dB壓縮點、三階交調、三階截止點等指標衡量。第三章射頻基本概念辨析第一節功率相關概念第二節噪聲相關概念第三節線性相關概念第四節傳輸線相關概念第五節下行通道射頻指標第六節上行通道射頻指標傳輸線相關概念特征阻抗 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，有耗傳輸線的特征阻抗為復數。在做射頻PCB板設計時，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。當不相等時則會產生反射，造成失真和功率損失。反射系數(此處指電壓反射系數)可以由下式計算得出：傳輸線相關概念

在目前世界上的微波通訊系統一般分為兩種特性阻抗，一種是50歐姆系統，如軍用的微波、毫米波通訊系統，雷達，我們目前開發的蜂窩通訊系統GSM、WCDMA等； 另一種是75歐姆系統，這種系統相對比較少，如我們目前使用的有線電視系統。傳輸線相關概念駐波比 解釋：駐波系數式衡量負載匹配程度的一個指標，它在數值上等于：由反射系數的定義我們知道，反射系數的取值范圍是0~1，而駐波系數的取值范圍是1~正無窮大。射頻很多接口的駐波系數指標規定小于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。傳輸線相關概念回波損耗 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、駐波比都是用來反映端口得匹配狀況的。回波損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的關系為：回波損耗＝20log（） 由公式可以計算：回波損耗為26dB時，對應的反射系數為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。思考題目前世界上的微波通訊系統一般分為哪兩種特性阻抗？由反射系數的定義，反射系數的取值范圍是？而駐波系數的取值范圍是？射頻很多接口的駐波系數指標規定小于多少？回波損耗定義？寫出回波損耗與反射系統的關系式方程。解答在目前世界上的微波通訊系統一般分為兩種特性阻抗，一種是50歐姆系統，另一種是75歐姆系統。由反射系數的定義我們知道，反射系數的取值范圍是0~1，而駐波系數的取值范圍是1~正無窮大。射頻很多接口的駐波系數指標規定小于2.0。回波損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的關系為：回波損耗＝20log（反射系數）第三章射頻基本概念辨析第一節功率相關概念第二節噪聲相關概念第三節線性相關概念第四節傳輸線相關概念第五節下行通道射頻指標第六節上行通道射頻指標下行通道射頻指標鄰道泄漏（ACLR） 鄰道泄漏指標是用來衡量發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：射機的領道泄漏必然回對其他小區造成干擾，為了減小這種干擾，領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。下行通道射頻指標頻譜發射模板

對于WCDMA而言，頻譜發射模板用于限制偏離發射載波中心頻率2.5MHz～12.5MHz頻段內的雜散發射功率，下面以WCDMA協議－3GPPTS25.141V3.6.0(2001-06)中規定的NodeB發射機的頻譜發射模板指標要求為例來說明：下行通道射頻指標下行通道射頻指標下行通道射頻指標思考題下行通道的鄰道泄漏定義？WCDMA系統的ACLR指標是如何定義的?對于WCDMA而言，頻譜發射模板用于限制偏離發射載波中心頻率多少MHz頻段內的雜散發射功率？雜散輻射的定義？定義該項指標的意義？解答鄰道泄漏指標是用來衡量發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表示射機的領道泄漏必然會對其他小區造成干擾，為了減小這種干擾，領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。對于WCDMA而言，頻譜發射模板用于限制偏離發射載波中心頻率2.5MHz～12.5MHz頻段內的雜散發射功率解答雜散輻射是指發信機在頻譜發射模板規定的頻率范圍之外的頻段內發射的、信號之外的其他信號，它包括諧波分量、寄生輻射、交調產物、發射機互調產物等。這些雜散輻射都會對其他的無線通信系統造成干擾，對該指標的規定是為了提高系統的電磁兼容性能，以便與其他系統（如GSM）共存，當然這也保證了系統自身的正常運行。第三章射頻基本概念辨析第一節功率相關概念第二節噪聲相關概念第三節線性相關概念第四節傳輸線相關概念第五節下行通道射頻指標第六節上行通道射頻指標

上行通道射頻指標接收靈敏度 用功率表示Smin=10log（KTB）+Ft+（S/N），單位：dBm K是波爾茲曼常數，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表示系統的噪聲系數，單位：dB

（S/N）表示解調所需信噪比，單位：dB

當B＝1Hz時，10log（KTB）＝-174dBm/Hz上行通道射頻指標雜散響應 雜散響應也稱為寄生響應、寄生靈敏度。無線環境中存在多干擾信號，這些信號本身可以被系統濾波器慮掉，但是由于現在系統采用的接收機大都是超外差接收機，接收機接收到的能夠與本振組合產生中頻的信號很多，這樣的中頻信號和系統接收的中頻信號是同一頻率，系統的后級中頻濾波器是無法慮掉這些干擾的。其中除主接收信號外的其他頻點稱為寄生波道，該頻點產生的響應稱為寄生響應。左式中，當m=n=1，假設取負號時，fr為所要信號，則m、n的其他組合所得到的fr為寄生波道。上行通道射頻指標阻塞與互調抑制 阻塞指標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制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應頻點上的情況，具體指標要求根據不同系統而定。阻塞指標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），同時要求中頻濾波器有較好的選擇性。 互調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產物正好落在帶內。互調抑制主要要求接收機前端有較高的三階截止點。思考題給出接收靈敏度的表達式？雜散響應對系統的影響？阻塞指標主要用來考核接收機的何種能力？互調抑制指標主要用來考核接收機的何種能力？解答接收靈敏度用功率表示Smin=10log（KTB）+Ft+（S/N），單位：dBm雜散響應的對系統的影響表現為：雜散響應的對系統的影響表現為：雖然系統工作的頻帶內沒有任何干擾頻率，但系統的靈敏度就是變差。這一方面是由于系統本身的抗雜散響應能力不夠；另一方面是由于環境的帶外干擾太強。阻塞指標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制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應頻點上的情況，具體指標要求根據不同系統而定。解答互調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產物正好落在帶內。互調抑制主要要求接收機前端有較高的三階截止點。課程內容

第一章無線通信的基本概念第二章射頻常用計算單位簡介第三章射頻常用概念辨析第四章天線傳播基礎知識簡介第四章天線傳播基礎知識簡介第一節扇區和載波第二節天線和天線增益第三節天線方向圖和分集方法扇區和載波扇區和載波 扇區表示一個區域，扇區的名