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RF交流一電磁頻譜
頻帶號(hào)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(jìn)一步劃分成小組或頻帶,每個(gè)頻帶具有一個(gè)描述性的名稱和帶寬號(hào);4)國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)(CCIR)的頻率名稱如右表。極低頻(Extremelylowfrequencies)極低頻(ELF)是30Hz到300Hz范圍內(nèi)的信號(hào),并包含交流配電信號(hào)(50Hz)和低頻遙測(cè)信號(hào);話音頻率(Voicefrequencies)話音頻率(VF)是300Hz到3000Hz范圍內(nèi)的信號(hào)并包含通常與人類語(yǔ)音相關(guān)的頻率。標(biāo)準(zhǔn)電話信道帶寬為300Hz到3000Hz,通稱話音頻率或話音頻帶信道;甚低頻(VeryLowFrequencies)甚低頻(VLF)是3kHz到30kHz范圍內(nèi)的信號(hào)。它包括人類聽覺范圍的高端。VLF用于某些特殊的政府或軍事系統(tǒng),比如潛艇通信。低頻(LowFrequencies)低頻(LF)是30kHz到300kHz范圍內(nèi)的信號(hào),主要用于船舶和航空導(dǎo)航。中頻(Mediumfrequencies)中頻(MF)是300kHz到3MHz范圍內(nèi)的信號(hào),主要用于商業(yè)AM無線電廣播(535kHz到1605kHz)。高頻(HighFrequencies)高頻(HF)是3MHz到30MHz范圍內(nèi)的信號(hào),常稱為短波(shortwave)。大多數(shù)雙向無線電通信使用這個(gè)范圍,美國(guó)之音和自由歐洲無線廣播在HF頻帶內(nèi)。業(yè)余無線電和民用波段(CB)無線電也使用HF范圍內(nèi)的信號(hào)。二、選用800MHz-900MHz做移動(dòng)通信的歷史必然性20世紀(jì)60年代,貝爾實(shí)驗(yàn)室為預(yù)研和規(guī)劃高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)選用了800-900MHz頻率范圍。在這個(gè)較高頻率范圍內(nèi)工作的移動(dòng)電話公認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)之一就是可提高頻譜利用能力。例如,在35MHz時(shí),1%帶寬僅為350kHz;而在800MHz時(shí),1%帶寬約為8MHz.另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電路元件的尺寸可大為降低,實(shí)現(xiàn)小型化手持系統(tǒng)。但,對(duì)于移動(dòng)電話應(yīng)用來說,擴(kuò)展到更高的范圍內(nèi)也有實(shí)際限制。主要考慮的是多徑衰落的嚴(yán)重程度隨信道頻率增高而大大增加。當(dāng)高于10GHz的頻率時(shí),除引起嚴(yán)重路徑損耗的其他原因外,降雨成為一個(gè)重要的衰減因素。由于這個(gè)原因,10GHz以上的頻率對(duì)于移動(dòng)無線電話通信是不適用的。在實(shí)際應(yīng)用中,頻率超過1GHz以上的移動(dòng)通信,就必須充分考慮風(fēng)云雨雪等氣候變化帶來的多徑衰落。三、射頻(RF)模擬電路與基帶(BB)模擬電路的實(shí)質(zhì)區(qū)別所在頻率越高,意味著電信號(hào)波長(zhǎng)越小。應(yīng)用于射頻電路,其波長(zhǎng)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(hào)的波長(zhǎng)遠(yuǎn)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(hào)波長(zhǎng)的十分之一時(shí),必須以“射頻”的眼光來看待。四、CMU上常見幾個(gè)物理表征單位辨析:
dBm
dBm是一個(gè)考征功率絕對(duì)值的值,計(jì)算公式為:10lgP(功率值/1mw)。
[例1]如果發(fā)射功率P為1mw,折算為dBm后為0dBm。[例2]對(duì)于2W的功率,按dBm單位進(jìn)行折算后的值應(yīng)為:10lg(2W/1mw)=10lg(2000)=10lg2+10lg1000=33dBmdBdB是一個(gè)表征相對(duì)值的值,當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個(gè)dB時(shí),按下面計(jì)算公式:10lg(甲功率/乙功率)[例3]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。[例4]通常我們使用GSM900射頻線損耗約為0.5dB。[例5]如果甲的功率為33dBm,乙的功率為27dBm,則可以說,甲比乙大6dB。dBc有時(shí)也會(huì)看到dBc,它也是一個(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
是相對(duì)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(duì)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(duì)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?yàn)槠涮祓佔(zhàn)杩篂?0歐。六、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(gè)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(duì)數(shù),回波損耗的單位為dB。七、駐波比、反射系數(shù)、回波損耗之間的關(guān)系經(jīng)常會(huì)混淆這三個(gè)概念,或錯(cuò)誤的使用它們。從數(shù)學(xué)角度上講,這三個(gè)概念量之間是可以換算的;從物理意義角度講,這三個(gè)概念出發(fā)點(diǎn)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。回波損耗是從反射波(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。Forexample,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(gè)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。八、實(shí)際使用的RFcable線VSWR情況分析:每條RF在出廠前,都有一個(gè)標(biāo)定的插入損耗,例如:通常我們使用的RFcable線的插入損耗為GSM9000.5dB,DCS18000.9dB。若RFcable線使用時(shí)間過長(zhǎng)材質(zhì)老化,或不恰當(dāng)?shù)氖褂茫缃?jīng)常扭曲,彎折造成傳輸線上的不連續(xù)點(diǎn),cable線的插入損耗會(huì)變大,相應(yīng)的反射系數(shù)和VSWR也會(huì)變大。如果你還用原來的loss設(shè)置來使用VSWR變大的線,校準(zhǔn)出來的功率就會(huì)不準(zhǔn)確。另一方面,cable線VSWR的增大,射頻PA的工作狀態(tài)也會(huì)受到一定程度的影響,同樣會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)出來的功率有偏差,不準(zhǔn)確。從以上兩點(diǎn)可以看出,壞的射頻線不但導(dǎo)致loss設(shè)置不準(zhǔn)確,同樣會(huì)影響PA工作狀態(tài),兩者的疊加可能導(dǎo)致功率校準(zhǔn)不確定的加劇。所以,你會(huì)看到,同一臺(tái)機(jī)器,使用不同的RFcable線,校準(zhǔn)出來的scalingfactor有時(shí)會(huì)相差很大。解決辦法一:Insertionloss及VSWR過大的RFcable線就不要拿來做校準(zhǔn)用。解決辦法二:如果實(shí)在要使用這樣的RFcable線,則必須借用“金機(jī)”,但“金機(jī)”也未必可靠!針對(duì)上行的發(fā)射鏈路,三個(gè)頻率區(qū)域的性能是十分關(guān)鍵的:信道內(nèi)、信道外和頻帶外。
信道內(nèi)測(cè)試確定用戶感覺到的鏈路質(zhì)量。測(cè)試包括:相位誤差和平均頻率誤差平均發(fā)射RF載波功率發(fā)射RF載波功率隨時(shí)間的變化信道外測(cè)試確定用戶給其他GSM用戶帶來多少干擾,包括:調(diào)制和寬帶噪聲頻譜切換頻譜Tx和Rx帶內(nèi)雜散信號(hào)帶外測(cè)試確定用戶給無線電頻譜的非GSM用戶(如軍事、公安、航空等)帶來了多少干擾。所有其他的雜散信號(hào)(諧波、寬帶信號(hào)等等)都包含在這一項(xiàng)里。
相位誤差與頻率誤差相位誤差是GSM中用來表示調(diào)制精確度的參數(shù)之一。相位誤差較大通常表示發(fā)射機(jī)電路中的I/Q基帶發(fā)生器、濾波器、調(diào)制器或者放大器存在問題。頻率誤差表示頻率合成器或鎖相環(huán)的性能不夠好(例如,在兩次發(fā)射信號(hào)之間頻率切換時(shí)合成器不能夠很快的穩(wěn)定下來)。在GSM系統(tǒng)中,糟糕的頻率誤差可能使目標(biāo)接收機(jī)不能鎖定發(fā)射信號(hào),同時(shí)發(fā)射機(jī)也可能給其他用戶造成干擾。為了測(cè)量相位和頻率誤差,可以用一個(gè)測(cè)試裝置對(duì)被測(cè)設(shè)備的發(fā)射輸出信號(hào)進(jìn)行采樣來獲得實(shí)際的相位軌跡。對(duì)采樣信號(hào)解調(diào)然后以數(shù)學(xué)方法得到理想的相位軌跡。從一個(gè)軌跡減去另一個(gè)軌跡得到誤差信號(hào)。這個(gè)信號(hào)的平均斜率(相位/時(shí)間)就是頻率誤差。信號(hào)的變化就是相位誤差,用均方根(rms)和峰值表示。下圖所示即為此測(cè)試過程:平均發(fā)射輸出功率GSM系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)功率控制確保每一個(gè)鏈路具有足夠并且是最小的功率。這樣可以使整個(gè)系統(tǒng)的干擾保持最小。對(duì)于MS來說,可以最大限度地延長(zhǎng)電池的壽命。超出規(guī)范的功率測(cè)量結(jié)果通常表示功率放大器電路、校準(zhǔn)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(cè)量的。進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,GSM測(cè)試設(shè)備通過解調(diào)輸入信號(hào)獲得正確的參考時(shí)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(shí)間的變化在GSM系統(tǒng)中,發(fā)射機(jī)必須按照TDMA時(shí)序結(jié)構(gòu)快速變化發(fā)射功率以避免對(duì)相鄰時(shí)隙造成干擾。如果發(fā)射機(jī)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(gè)時(shí)隙的用戶將受到干擾。因此,這個(gè)指標(biāo)涉及的測(cè)試就是根據(jù)規(guī)定的功率變化模式評(píng)估載波功率在時(shí)域內(nèi)的變化,同時(shí)還可以證實(shí)發(fā)射機(jī)的關(guān)閉是完好的。如果發(fā)射機(jī)沒有通過發(fā)射RF載波功率隨時(shí)間變化關(guān)系的測(cè)試,通常說明PA單元或者功率控制環(huán)路存在問題。
十、RF系統(tǒng)框圖(下行鏈路):
天線天線開關(guān)SAWfilter頻率合成器LNAIQdemodulatorGMSKdemodulatorPLL靈敏度靈敏度是接收機(jī)性能的基本度量。它規(guī)范了在給定的解調(diào)信息錯(cuò)誤百分比下最小的接收信號(hào)電平。所有接收機(jī)測(cè)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(jī)都要求信道內(nèi)存在干擾信號(hào)時(shí)能夠維持規(guī)定的BER。對(duì)于GSM系統(tǒng),這一參數(shù)的測(cè)量如下:存在衰落和GMSK調(diào)制干擾,同信道測(cè)試,信號(hào)大于靈敏度20dB。
數(shù)字調(diào)制信號(hào)功率設(shè)為高于接收機(jī)靈敏度20dB,頻率位于接收機(jī)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(hào)注入接收機(jī)的天線端。將干擾信號(hào)功率設(shè)置為使接收機(jī)的BER不超過接收機(jī)靈敏度規(guī)范的額定值。兩個(gè)信號(hào)的功率之差就是干擾比例。
接收機(jī)阻塞這個(gè)參數(shù)是接收機(jī)信道外測(cè)試參數(shù)之一。阻塞測(cè)試證明接收機(jī)在存在信道外信號(hào)時(shí)能夠正常工作并監(jiān)視接收機(jī)受內(nèi)部產(chǎn)生的雜散響應(yīng)影響的程度。接收機(jī)阻塞性能體現(xiàn)在三個(gè)關(guān)鍵的測(cè)試內(nèi)容上:雜散干擾抵抗性互調(diào)失真鄰信道選擇性十一、MTK平臺(tái)RF電路介紹MT6129結(jié)構(gòu)圖:射頻功率放大單元介紹:射頻PA為RFMD公司的RF3146,特點(diǎn)如下:采用集電極電壓控制
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