RF射頻技術(shù)培訓(xùn)教材

2023/2/31射頻技術(shù)講座

（基礎(chǔ)知識(shí)篇）

主講：蔡顯華2023/2/32目錄一、無(wú)線電波二、無(wú)線電收發(fā)機(jī)三、無(wú)線電波的頻率與應(yīng)用劃分四、射頻基本元器件五、常用的基本單位六、射頻器件的焊接與靜電防護(hù)知識(shí)七、射頻儀器安全使用保護(hù)2023/2/33一、無(wú)線電波無(wú)線電波是一種肉眼看不到，用手摸不著，但又確實(shí)存在的東西。我們可以通過(guò)專用的接收設(shè)備方式來(lái)感覺到無(wú)線電波的存在，如：我們用收音機(jī)收聽的廣播、電視節(jié)目、手機(jī)打電話等。無(wú)線電波傳輸速度是非?？斓模_(dá)到30萬(wàn)公里/秒。無(wú)線電波的傳輸方式：

1）地波，這是沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線電波。

2）天波，也即電離層波，無(wú)線電波進(jìn)入電離層時(shí)其方向會(huì)發(fā)生改變，出現(xiàn)“折射”。

3）空間波，由發(fā)射天線直接到達(dá)接收點(diǎn)的電波，被稱為直射波。

4）散射波，當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時(shí)，無(wú)線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射，使一部分能量到達(dá)接收點(diǎn)，這就是散射波。

2023/2/34無(wú)線電波型2023/2/35無(wú)線電波的應(yīng)用聲音：聲音廣播（比如：收音機(jī)的調(diào)幅和調(diào)頻廣播，航海、航空的語(yǔ)音電臺(tái)等）電話：移動(dòng)電話（手機(jī)類）、衛(wèi)星電話電視：模擬電視信號(hào)、數(shù)字電視。緊急服務(wù)：作用是提供給救援人員目標(biāo)的精確位置，以便提供及時(shí)的救援。（GPS）數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)字微波傳輸設(shè)備、衛(wèi)星、無(wú)線局域網(wǎng)等。辨識(shí)：如RFID導(dǎo)航：飛機(jī)、航海。雷達(dá)、加熱（如：微波爐）、動(dòng)力（電磁爐、宇航動(dòng)力）、天文學(xué)、其他的業(yè)余愛好。

2023/2/36無(wú)線電收發(fā)機(jī)發(fā)射機(jī)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后放大，再通過(guò)天線向四周發(fā)身無(wú)線電波。2023/2/37接收機(jī)用天線來(lái)接收周圍的無(wú)線電波信號(hào)，再通過(guò)檢波器把信號(hào)解調(diào)出來(lái)。

2023/2/38最簡(jiǎn)單的接收機(jī)2023/2/39無(wú)線電頻率劃分與應(yīng)用ELF（極低頻）30~300HzVF（音頻）300～3000HzVLF（甚低頻）3~30KHzLF（低頻）30～300KHzMF（中頻）300~3000KHzHF（高頻）3~30MHzVHF（甚高頻）30~300MHzUHF（特高頻）300~3000MHzSHF（超高頻）3~30GHzEHF（極高頻）30~300GHz亞毫米波300~3000GHz2023/2/310按波段劃分P波段0.23~1GHzL波段1~2GHzS波段2~4GHzC波段4~8GHzX波段8~12.5GHzKu波段12.5~18GHzK波段18~26.5GHzKa波段26.5~40GHz毫米波40~300GHz亞毫米波300~3000GHz常見頻段的應(yīng)用50~60Hz電源插座2KHz人的嗓音530KHz調(diào)幅廣播54MHz電視頻道2（VHF）88MHz調(diào)頻廣播746MHz電視頻道60（UHF）824MHz蜂窩電話1850MHzPCS電話2400MHz無(wú)線局域網(wǎng)2500MHzMMDS4200MHz大碟形衛(wèi)星天線9000MHz機(jī)載雷達(dá)11.7GHz小碟形衛(wèi)星天線28GHzLMDSWLAN(802.11a/b/g)WLAN(802.11a)5.15~5.825GHzWLAN(802.11b)2.41~2.497GHz2.41~2.462GHz(北美）

2.412~2.472GHz（歐洲）

2.471~2.497GHz（日本）WLAN(802.11g)2.41~2.497GHz2.41~2.462GHz(北美）

2.412~2.472GHz（歐洲）

2.471~2.497GHz（日本）射頻常用的基本器件電容、電感射頻用到的電容容量并不大，多數(shù)都是<180pF（如我們公司產(chǎn)品射頻部分多數(shù)都是0.5pF、1pF、4.7pF、10pF等等），和電容一樣，電感的感量也不大，通常也是在nH級(jí)別，它們的封裝不大于1210,而我們用得最多的是0603和0402兩種封裝。但是射頻電路用的電容和電感與普通用的電容和電感不同，它們除了精度要求高之外，最主要的是要有很高的Q值。電容、電感實(shí)物圖

放大管放大管主要用來(lái)放大射頻信號(hào)，它與電壓、電流、頻率、放大倍數(shù)、輸入輸出功率等有關(guān)。射頻開關(guān)射頻開關(guān)用來(lái)控制轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)的傳輸方式，通常是由電壓的高低來(lái)控制的。濾波器濾波器主要用來(lái)過(guò)濾頻率，只允許有用的頻率通過(guò)，濾除或衰減其他沒(méi)用的頻率。隔離器主要用對(duì)信號(hào)輸出進(jìn)行隔離，它具有方向性，只允許信號(hào)通過(guò)，不許信號(hào)返回。射頻天線射頻天線主要用于信號(hào)的發(fā)送和接收，是有方向性和角度的。它的種類很多，按用途可分為：通信天線、雷達(dá)天線、導(dǎo)航天線、電視天線、廣播天線等；按工作頻段可分為：長(zhǎng)波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線。但不管它們?cè)趺捶郑渥饔煤凸δ芏际且粯拥?。天線實(shí)物圖常用的基本單位dB就是分貝，即表示放大器放大的倍數(shù)，是一個(gè)表征相對(duì)值的值。下面是定義公式

10×lg（輸出功率/輸入功率）在實(shí)際工作中我們只要了解它的定義就足夠了，不需要過(guò)多的去弄清楚它，而我們所需要做的就是對(duì)它進(jìn)行加加減減。dBm就是射頻信號(hào)功率單位，表示放大器輸出的功率，是一個(gè)考征功率絕對(duì)值的值，公式：dBm=10logmWdBm和W的對(duì)應(yīng)關(guān)系表：dBc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(lái)說(shuō)，dBc是相對(duì)于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來(lái)度量與載波功率的相對(duì)值，如用來(lái)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。通常是由頻譜儀直接測(cè)量讀數(shù)。dBi和dBddBi和dBd是考征增益的值（功率增益），兩者都是一個(gè)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，所以兩者略有不同。一般認(rèn)為，表示同一個(gè)增益，用dBi表示出來(lái)比用dBd表示出來(lái)要大2.15。但是它們都是用于天線性能指標(biāo)的。例如：對(duì)于一面增益為16dBd的天線，其增益折算成單位為dBi時(shí)，則為18.15dBi（一般忽略小數(shù)位，為18dBi）。NF(Noisefigure)噪聲系數(shù)，用來(lái)衡量LNA（低噪放）靈敏度的指標(biāo)。噪聲系數(shù)越小，接收靈敏度就越高，接收的距離就越遠(yuǎn)，相反，噪聲系數(shù)越大，接收靈敏度就越差，距離就越短。SNR信噪比，就是信號(hào)功率和噪聲功率相除的結(jié)果。EVM誤差向量等級(jí)靜電知識(shí)我們都聽說(shuō)過(guò)靜電，那到底什么是靜電呢？靜電（Electrostatic）就是物體表面過(guò)剩或不足的靜止電荷。靜電是一種電能，它留存于物體表面：靜電是正電荷和負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果：靜電是通過(guò)電子或離子的轉(zhuǎn)移而形成的。靜電是無(wú)處不在的，它會(huì)隨著環(huán)境、空間和時(shí)間的轉(zhuǎn)移而改變。人體靜電：人體對(duì)靜電放電的感知電壓約為3ＫＶ，這是我們市電電壓的16.6倍，高得驚人。為何要靜電防護(hù)我們?cè)诠ぷ髦袨槭裁匆獙?duì)靜電進(jìn)行防護(hù)？我們可以通過(guò)下面的一些基本知道進(jìn)行說(shuō)明。靜電作為一種電子存在于不同的時(shí)間和空間中，是摸不著看不到的。我們現(xiàn)在用到的許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時(shí)就會(huì)損壞。而射頻器件由于工作比普通的器件頻率要高得多，其內(nèi)部構(gòu)造非常的精密，只要稍有些不正常的操作，就極有可能導(dǎo)致自激燒壞。所以射頻器件就會(huì)比普通的器件容易受靜電擊壞。其實(shí)很多靜電問(wèn)題都是由于人們沒(méi)有ESD（靜電放電）意識(shí)而造成的，即使現(xiàn)在也有很多人懷疑ESD會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品造成損壞。但事實(shí)上這些懷疑只會(huì)帶來(lái)更多、更大的元器件損害。靜電損害靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會(huì)產(chǎn)生放電電流。靜電的基本物理特性對(duì)器件的影響：

1．靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）。

2．靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)。

3．靜電放電電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。

4．靜電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)幅度很大（達(dá)幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對(duì)電子產(chǎn)器造成干擾甚至損壞（電磁干擾）如果元件全部破壞，必能在生產(chǎn)及品管中被察覺而排除，影響較小，如果元件輕微受損，在正常測(cè)試下不易發(fā)現(xiàn)，在這種情形下，常會(huì)因經(jīng)過(guò)多層之加工，甚至已在使用時(shí)，才發(fā)現(xiàn)破壞，不但檢查不易，而且其損失亦難以預(yù)測(cè)。要耗費(fèi)多少人力及財(cái)力才能清查出所有問(wèn)題，而且如果在使用時(shí)才察覺故障，其損失將可能巨大。靜電損害的特點(diǎn)隱蔽性：人體不能直接感知靜電，除非發(fā)生靜電放電,但是發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺。潛在性：有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒(méi)有明顯的下降，但多次累加放電會(huì)給器件造成內(nèi)傷而形成隱患。隨機(jī)性：電子元件什么情況下會(huì)遭受靜電破壞呢?可以這么說(shuō)，從一個(gè)元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前，所有的過(guò)程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)動(dòng)性。復(fù)雜性：靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產(chǎn)品的精、細(xì)、微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)錢，要求較高的技術(shù)并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當(dāng)作其他失效，分析起來(lái)非常復(fù)雜。如何有效控制ESD靜電是由于物體接觸分離，甚至沒(méi)有接觸的感應(yīng)等方式產(chǎn)生的，就連我們周圍的空氣也是由原子組成的，當(dāng)這些空氣流動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生靜電，可以說(shuō)：在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可能產(chǎn)生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能的，但可以采取一些措施控制靜電在不危害的程度之內(nèi)?？刂迫梭w靜電（人體靜電防護(hù)）（1）.使用防靜電地面/防靜電鞋/襪（靜電從腳導(dǎo)到大地）（2）.佩戴防靜電腕帶并接地（靜電從手導(dǎo)到大地）（3）.拿取射頻器件時(shí)盡可能的使用防靜電的無(wú)感鑷子，手盡可能的不與管腳接觸。上述三項(xiàng)措施都