無線基礎(chǔ)與射頻

1、 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有1無線通信理論基礎(chǔ)無線通信理論基礎(chǔ) 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有2無線通信工作原理射頻基本概念射頻關(guān)鍵指標(biāo)射頻常用器件培訓(xùn)目的：掌握以下知識(shí) 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有3目目 錄錄 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有4無線通信工作原理無線通信工作原理 導(dǎo)體中的電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。 這種電生磁，磁生電的大自然現(xiàn)象，被文明人類用來進(jìn)行無線電通信。l科學(xué)研究確認(rèn)，只有電磁波的波長(zhǎng)和天線的有效長(zhǎng)度能夠相比擬時(shí)，電能才能有效地轉(zhuǎn)換為電磁波。l電磁波的空間傳播速度為C(光速)，3X108米/秒 (即每秒30萬公里)。lC(光速)=F(

2、頻率)*（波長(zhǎng)） 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有5無線通信工作原理無線通信工作原理 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有6無線通信工作原理無線通信工作原理 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有7高度功率及接收靈敏度遮擋（地形）干擾及噪聲影響無線信號(hào)因素?zé)o線通信工作原理無線通信工作原理 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有8常用名詞解釋1、載波：話音、數(shù)字信號(hào)、信令等有用信號(hào)的載體，易于傳輸?shù)母哳l電磁波。2、信道和信道間隔：信道指發(fā)射接收時(shí)占用的頻率值。相鄰信道之間的頻率差值稱為信道間隔。規(guī)定的信道間隔有25KHz(寬帶)、20KHz（中帶）、12.5KHz(窄帶)等。3、PTT：PushToTalk的縮寫，按下即通話，此時(shí)對(duì)講

3、機(jī)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)。4、音頻：Audio,指人說話的聲音頻率，通常指300Hz3400Hz的頻帶。5、調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)的某一種或某幾種參數(shù)控制載波的參數(shù)的改變。按照控制參數(shù)的不同，調(diào)制又可分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。無線通信工作原理無線通信工作原理 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有96、頻率誤差：發(fā)射載波頻率與指配頻率之差。7、發(fā)射功率：一個(gè)射頻周期內(nèi)發(fā)射機(jī)加給傳輸線的平均功率。8、調(diào)制頻偏：是指已調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)頻率與載頻的差值。9、參考靈敏度：又稱為最大可用靈敏度，在規(guī)定的頻率和調(diào)制下，使接收輸出端產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信噪比（12dBSINAD）的輸入信號(hào)電平值。10、選擇性：表征接收機(jī)接收有用輸入信號(hào)、抗拒無用輸入信號(hào)

4、的能力。11、音頻功率：是指接收機(jī)輸入標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)時(shí),接收機(jī)輸出端能提供的最大不失真(符合規(guī)定指標(biāo))的功率。一般，對(duì)講機(jī)音頻功率通常為500mW。無線通信工作原理無線通信工作原理 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有10目目 錄錄 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有11射頻知識(shí)介紹射頻知識(shí)介紹一、一、RFRF是什么：是什么：1、RF，radio frequency，主要指發(fā)射的無線電波(又稱射頻) ，應(yīng)用于無線通信上。2、RF有時(shí)稱為高頻，它是相對(duì)于低頻而言。3、RF的用途，主要是迅速而準(zhǔn)確地傳輸信息，以克服距離上的障礙，是無線通信的關(guān)鍵技術(shù)，是傳輸信息的載體。 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有12射頻知識(shí)介紹射頻知

5、識(shí)介紹二、頻率：二、頻率： 由天線發(fā)出的射頻（RF）信號(hào)開始于發(fā)射器電路。發(fā)射器以很高的速率來回推動(dòng)這個(gè)信號(hào)，使得該信號(hào)脫離天線變成無線電波。該信號(hào)前后移動(dòng)或振動(dòng)的速率叫做頻率。頻率是用來測(cè)量電磁波的。頻率是交流電或無線電波在每秒鐘完成的周期數(shù)，單位用赫茲（hz)來表示。1 1周期周期/ /秒秒= =茲赫茲赫音頻范圍(AF) ：f1MHz 微波范圍：f40GHz射頻范圍(RF) ：f40GHz 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有13射頻知識(shí)介紹射頻知識(shí)介紹三、波長(zhǎng)：三、波長(zhǎng)：1、波長(zhǎng)與頻率成反比，C是光速，等于3108米/秒。 例如: 350MHz波長(zhǎng)約等于85.7cm。2、波具有直射/反射/繞射/衍

6、射特性，頻率越高，直射能力越強(qiáng)，頻 率越低，繞射能力強(qiáng)。3、當(dāng)天線可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，發(fā)射效率越高 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有14射頻理論知識(shí)介紹射頻理論知識(shí)介紹三、阻抗：三、阻抗：1、RF電纜和端口為50歐姆。2、廣播電視同軸電纜為75歐姆。3、當(dāng)負(fù)載阻抗和輸出阻抗相等時(shí),能夠得到最大功率傳輸。4、當(dāng)端口之間阻抗不相等時(shí),信號(hào)會(huì)發(fā)生反射。 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有15射頻理論知識(shí)介紹射頻理論知識(shí)介紹四、頻譜：四、頻譜： 電磁波頻譜是電磁波輻射所有頻率的總和。從最低的聲波到最高的光波，范圍在15-900,000GHz之間。由于頻譜范圍很寬，它又被化分為較小的頻帶以易管理。頻率范圍常用符號(hào)用途3

7、Hz-30kHz VLF（甚低頻） 電話、長(zhǎng)距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)30kHz-300kHz LF（低頻） 導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300kHz-3MHz MF（中頻） 調(diào)幅廣播、業(yè)余無線電3MHz-30MHz HF（高頻） 短波廣播、軍用通信30MHz-300MHz VHF（甚高頻） 電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航300MHz-3GHz UHF（特高頻） 電視、空間遙測(cè)、雷達(dá)導(dǎo)航、移動(dòng)通信3GHz-30GHz SHF（超高頻） 微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)30GHz-300GHz EHF（極高頻） 雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué) 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有16射頻理論知識(shí)介紹射頻理論知識(shí)介紹五、

8、對(duì)講機(jī)要主使用的頻段：五、對(duì)講機(jī)要主使用的頻段： VHF 低段：136MHz-150MHz 150MHz-174MHz UHF 高段：350MHz-370MHz 370MHz-390MHz 400MHz-420MHz 400MHz-450MHz 450MHz-470MHz 440MHz-490MHz 注：在不同國(guó)家頻段范圍有所不同六、不同頻段的通信效果六、不同頻段的通信效果： 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有17目目 錄錄 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有18RFRF常用單位常用單位 dB是功率增益的單位，表示一個(gè)相對(duì)值。當(dāng)計(jì)算A的功率相比于B大或小多少個(gè)dB時(shí)，可按公式10lgAB計(jì)算。例如：A功率比B

9、功率大一倍，那么10lgAB10lg23dB。一、一、dBdB定義定義一個(gè)訊號(hào)功率是4W，第二個(gè)訊號(hào)功率是24W，那增益就是：10 * lg (24 / 4) = 10 * lg6 = 7.78 dB 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有19RFRF常用單位常用單位dBm是一個(gè)表示功率絕對(duì)值的單位，計(jì)算公式為：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定義定

10、義簡(jiǎn)便公式：左邊加左邊加10=右邊乘右邊乘10 0dBm=0.001W 所以0+10dBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W 故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40dBM=10W 左邊加左邊加3=右邊乘右邊乘2 40+3dBM=10*2W，即43dBm=20W 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有20RFRF常用單位常用單位 dBc是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位，與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來說，dBc相對(duì)于載波功率而言，在許多情況下，用來度量載波功率的相對(duì)值，如度量干擾（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(duì)量值。在采用dBc的地方，原則上也可以使用dB替

11、代。三、三、dBcdBc定義定義 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有21RFRF常用術(shù)語常用術(shù)語dBi和dBd是功率增益的單位，兩者都是相對(duì)值，但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線；dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子。一般認(rèn)為dBi和dBd表示同一個(gè)增益，用dBi表示的值比用dBd表示的要大2.15。例如：對(duì)于一增益為16 dBd的天線，其增益折算成單位為dBi時(shí)，則為18.15dBi。四、四、 dBidBi和和dBddBd 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有22目目 錄錄 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有23RFRF常用術(shù)語常用術(shù)語一、增益一、增益：天線增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天線相對(duì)于無方向天

12、線的功率能量密度之比，dBd是指相對(duì)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。 手持機(jī)使用的天線增益是0dBi,車臺(tái)天線的增益是VHF 3.5dBi/UHF短天線為3.5dBi/UHF長(zhǎng)天線為5.5dBi,玻璃鋼天線的增益：中增益為6.5dBi/高增益為8.5dBi二、插損：二、插損： 當(dāng)某一器件或部件接入傳輸電路后所增加的衰減，單位用dB示。 用頻譜分析儀，或調(diào)頻接收機(jī)或跟蹤發(fā)生器，測(cè)量插入損耗。不帶濾波器是建一個(gè)零dB參考點(diǎn)。然后插入濾波器，記錄在所需頻率范圍內(nèi)提供的衰減。 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有24RFRF常用術(shù)語常用術(shù)

13、語三、駐波比：三、駐波比：行駐波狀態(tài)時(shí)，波腹電壓與波節(jié)電壓之比（VSWR） 。駐波系數(shù)是衡量負(fù)載匹配程度一個(gè)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)取值范圍是01，而駐波系數(shù)取值范圍是1正無窮大，很多射頻接口駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)定小于1.5（反射系數(shù)為0.2，S1114dB，假如輸出功率為50W，大約有2W反射回來）。駐波比惡化意味著信號(hào)反射比較厲害，也就是說負(fù)載和傳輸線的匹配效果比較差。所以在一個(gè)系統(tǒng)中，如果駐波比很差，可能會(huì)使信號(hào)傳輸效果變差，通道增益下降。 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有25RFRF常用術(shù)語常用術(shù)語四、噪聲系數(shù)四、噪聲系數(shù)： 噪聲系數(shù)是用來衡量射頻部件對(duì)小信號(hào)的處

14、理能力，通常這樣定義：?jiǎn)卧斎胄旁氡瘸敵鲂旁氡?，單位為dB。噪聲系數(shù)是射頻電路的關(guān)鍵指標(biāo)之一，影響著模擬通信系統(tǒng)的信噪比和數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率，即影響接收機(jī)的靈敏度。 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有26RFRF常用術(shù)語常用術(shù)語五、三階互調(diào)：五、三階互調(diào)： 三階互調(diào)：若存在兩個(gè)正弦信號(hào)1和2 ，由于非線性作用將產(chǎn)生許多互調(diào)分量，由于非線性因素存在使一個(gè)信號(hào)的二次諧波與另一個(gè)信號(hào)的基波產(chǎn)生差拍（混頻）后所產(chǎn)生的寄生信號(hào)，其中的21-2和22-1兩個(gè)頻率分量稱為三階互調(diào)分量。不管是有源還是無源器件，都會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào)分量。 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有27目目 錄錄 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有28電纜類型

15、使用場(chǎng)所7/8饋線1/2饋線適合用在多信道共用一條天線，發(fā)射功率大的道基站，適合在鐵塔上走線。不適合室內(nèi)。12D-7D適合用想單個(gè)信道，功率50W左右，適應(yīng)室內(nèi)室外走線。-9的的饋線長(zhǎng)度一般不超過70米，大約是40m就衰減成一半。5D適合用在單個(gè)信道25W.并且走線長(zhǎng)度不超過30米，大約是20m就衰減成一半；適合室內(nèi)室外使用，不適合走主線，一般用來做室內(nèi)覆蓋走線。7/8、1/2饋管-12、-9饋線-7、-5饋線饋線的分類，通常以直徑來區(qū)分。直徑越大衰減越小，通常用在大功率基站。 例1：7/8饋管，直徑就是8分之7英寸。因此直徑比較大，通常用在多信道基站。例2：-12D饋線，直徑就是12毫米，外

16、層為編織線，內(nèi)徑為銅包鋁芯。這種饋線我們通常用在單個(gè)中轉(zhuǎn)臺(tái)上。無線基站常見配件無線基站常見配件一、饋線一、饋線 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有2950歐姆皺紋銅管同軸電纜最大衰減最大衰減（dB/100M）1/21/2 12D-FB 12D-FB150M 2.67 3.4450M 4.75 5.8常用2種饋線損耗50歐姆編織線同軸電纜無線基站常見配件無線基站常見配件饋線饋線 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有30無線基站常見配件無線基站常見配件點(diǎn)頻雙工器寬帶雙工器帶陷雙工器二、雙工器二、雙工器 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有31雙工器/耦合器使用場(chǎng)所一分二功分器使用在地下室一到兩層覆蓋。一分多功分器使用者大型辦

17、公室商貿(mào)城覆蓋。耦合器用在不同面積地下室之間的覆蓋。一分二功分器一分多功分器耦合器無線基站常見配件無線基站常見配件三、功分器、耦合器三、功分器、耦合器 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有321、分路器 將一路接收信號(hào)分為多路送入接收端的設(shè)備稱為接收分路器。2、合路器 將多路發(fā)射信號(hào)合為一路信號(hào)發(fā)射分路器合路器無線基站常見配件無線基站常見配件四、分路器、合路器四、分路器、合路器 2012 海能達(dá) 版權(quán)所有33天線類型使用場(chǎng)所四環(huán)矩陣天線使用在廣域開闊地區(qū)，覆蓋遠(yuǎn)接收效果好玻璃鋼天線在高層建筑以及室外覆蓋。車載天線通信車使用和地下室覆蓋八木定向天線隧道使用吸頂天線辦公室樓層覆蓋，四環(huán)矩陣天線玻璃鋼天線車載天線八木定向天線吸頂天線無線基站常見配件無線基站常見配件五、天線五、天線 2012 海能達(dá) 版權(quán)所