無線移動通信信道(擴(kuò)展學(xué)習(xí)-射頻基礎(chǔ)知識).ppt

1、移 動 通 信 原 理,第三章 無線移動通信信道（擴(kuò)展學(xué)習(xí)射頻基礎(chǔ)知識）,2,課程目標(biāo),熟悉和掌握射頻基本概念和知識,學(xué)習(xí)完本課程，您將能夠：,3,課程內(nèi)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 天線及射頻器件基礎(chǔ)知識,4,無線電波的基本知識,無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向,5,電磁波的傳播,如圖所示：電場和磁場在空間是相互垂直的，同時兩者又都垂直于傳播方向。,6,射頻定義,射頻（RF）是Radio Frequency的縮寫，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300

2、KHz30GHz之間。 射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。,7,無線電通信,利用電磁波的輻射和傳播，經(jīng)過空間傳送信息的通信方式稱之為無線電通信（Wireless Communication），也稱之為無線通信。利用無線通信可以傳送電報、電話、傳真、數(shù)據(jù)、圖像以及廣播和電視節(jié)目等通信業(yè)務(wù) 將電信息源（模擬或數(shù)字的）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或調(diào)頻），形成射頻信號，經(jīng)過天線發(fā)射到空中；遠(yuǎn)距離將射頻信號接收后進(jìn)行反調(diào)制，還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。,8,無線通

3、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,9,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 波長為110萬公里（頻率為330Hz）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 超長波（超低頻SLF）傳播 波長1千公里至1萬公里（頻率為30300Hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很?。l率為75Hz時衰耗系數(shù)為0.3dB/m）對海水穿透能力很強(qiáng)，可深達(dá)100m以上 甚長波（甚低頻VLF）傳播 波長10公里100公里（頻率為330kHz）的電

4、磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為1030kHz，該波段的電磁波可在大地與低層的電離層間形成的波導(dǎo)中進(jìn)行傳播，距離可達(dá)數(shù)千公里乃至覆蓋全球,10,無線通信的電磁波傳輸,長波（低頻LF）傳播 波長1公里10公里（頻率為30300kHz）的電磁波。其可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波） 中波（中頻MF）傳播（AM：525KHz1605KHz） 波長100米1000米（頻率為3003000kHz）的電磁波。中波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波）。中波沿地表面?zhèn)鞑r，受地表面的吸收較長波嚴(yán)重。中波的天波傳播與晝夜變化有關(guān) 短波（高頻HF）傳播 波長為10米100米（頻率為3

5、30MHz）的電磁波。短波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ乜臻g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（FM：88MHz108MHz；電視） 波長為1米10米（頻率為30300MHz）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,11,無線通信的電磁波傳播,微波傳播 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(nèi)進(jìn)行?？偟恼f來，這種傳播方式比較穩(wěn)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(tuán)對微波有散射作用。利用這種散射作用可實現(xiàn)微波的超視距傳播 波長小于1米（頻率高于300MH

6、z），按其波長的不同，分為： 分米波（特高頻UHF，300MHz3GHz）：大部分通信系統(tǒng)（包括有線電視）使用此波段 厘米波（超高頻SHF）、毫米波（極高頻EHF）和亞毫米波（至高頻THF）：主要用于軍事，如雷達(dá) WCDMA工作頻段：上行19201980MHz，下行21102170MHz，屬于微波波段，其電磁波傳播方式為微波傳播,12,13,課程內(nèi)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 天線及射頻器件基礎(chǔ)知識,14,功率單位簡介,射頻信號絕對功率的dB表示：dBm、dBW,射頻信號相對功率的dB表示：dB,天線和天線增益 天線增益一般由d

7、Bi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; 0dBd=2.15dBi,15,其他,電阻：阻擋電流通過的物體或物質(zhì)，從而把電能轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量，單位：歐姆， 電壓：電位或電位差，單位：伏特，V 電流：單位時間內(nèi)通過電路上某一確定點的電荷數(shù)，單位：安培，A 電感：線圈環(huán)繞著的東西，通常是導(dǎo)線，由于電磁感應(yīng)的原因，線圈可產(chǎn)生電動勢能，單位：亨利，H 電容：一個充電的絕緣導(dǎo)電物體潛在具有的最大電荷率，單位：法拉，F(xiàn),16,課程內(nèi)容,第一章 無線通信的基本概念 第一章 射頻常

8、用計算單位簡介 第三章 射頻常用概念辨析 第四章 天線及射頻器件基礎(chǔ)知識,17,射頻基本概念辨析,第一節(jié) 功率相關(guān)概念 第二節(jié) 噪聲相關(guān)概念 第三節(jié) 線性相關(guān)概念 第四節(jié) 傳輸線相關(guān)概念 第五節(jié) 下行通道射頻指標(biāo) 第六節(jié) 上行通道射頻指標(biāo),18,功率相關(guān)概念,信號的峰值功率解釋：很多信號從時域觀測并不是恒定包絡(luò)，而是如下面圖形所示。峰值功率即是指以某種概率出現(xiàn)的尖峰的瞬態(tài)功率。通常概率取為0.01%,19,平均功率和峰均比PAR 解釋：平均功率是系統(tǒng)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（

9、互補(bǔ)累積分布函數(shù)） 在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子 峰值功率反映信號的最大強(qiáng)度 平均功率反映信號的平均強(qiáng)度（基站輸出功率） 峰均比反映信號的平穩(wěn)程度,功率相關(guān)概念,20,射頻基本概念辨析,第一節(jié) 功率相關(guān)概念 第二節(jié) 噪聲相關(guān)概念 第三節(jié) 線性相關(guān)概念 第四節(jié) 傳輸線相關(guān)概念 第五節(jié) 下行通道射頻指標(biāo) 第六節(jié) 上行通道射頻指標(biāo),21,噪聲相關(guān)概念,噪聲定義 噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號（各類點頻干擾不算是噪聲）。常見的噪聲有來自外部的天電噪聲，汽車的點火噪聲，來自系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲，晶體管等在工作時產(chǎn)生的散粒噪聲，信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物 噪聲與接收靈敏

10、度直接相關(guān),22,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(biāo)，在時域表現(xiàn)為信號過零點的抖動理想的單音信號，在頻域應(yīng)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(rèn)為是隨機(jī)過程對單音調(diào)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(nèi)的功率與總信號功率相比,噪聲相關(guān)概念,23,噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)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(chǎn)生信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物及信號的失真，這時噪聲系數(shù)可以用下式表示：,Pno表示輸出噪聲

11、功率，Pni表示輸入噪聲功率，G為單元增益,噪聲相關(guān)概念,24,級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：,噪聲相關(guān)概念,25,射頻基本概念辨析,第一節(jié) 功率相關(guān)概念 第二節(jié) 噪聲相關(guān)概念 第三節(jié) 線性相關(guān)概念 第四節(jié) 傳輸線相關(guān)概念 第五節(jié) 下行通道射頻指標(biāo) 第六節(jié) 上行通道射頻指標(biāo),26,線性相關(guān)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(fā)信機(jī)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(chǎn)生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件，產(chǎn)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,27,線性失真 線性失真又可以

12、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(guān)概念,28,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(guān)概念,29,非線性幅度失真 非線性幅度失真常用1dB壓縮點、三階交調(diào)、三階截止點等指標(biāo)衡量,線性相關(guān)概念,30,1dB壓縮點 例如一個射頻放大器，當(dāng)輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關(guān)系，輸入電平增加1dB，輸出相應(yīng)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

13、信號電平稱為輸出1dB壓縮點。如下圖：,線性相關(guān)概念,31,三階交調(diào) 三階交調(diào)（雙音三階交調(diào)）是用來衡量非線性的一個重要指標(biāo)，在這里仍以放大器為例來說明三階交調(diào)指標(biāo)。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(diào)常用dBc表示，即交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比,線性相關(guān)概念,輸出頻譜中將產(chǎn)生新的頻率成分，導(dǎo)致非線性失真,32,三階截止點 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(diào)產(chǎn)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(diào)產(chǎn)物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應(yīng)的輸入信

14、號電平稱為輸入三階截止點，對應(yīng)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(dá)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(guān)概念,33,射頻基本概念辨析,第一節(jié) 功率相關(guān)概念 第二節(jié) 噪聲相關(guān)概念 第三節(jié) 線性相關(guān)概念 第四節(jié) 傳輸線相關(guān)概念 第五節(jié) 下行通道射頻指標(biāo) 第六節(jié) 上行通道射頻指標(biāo),34,無線傳輸線的概念介紹,連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線（用跳線相連） 傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量，將天線接收的信號以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生

15、雜散干擾信號。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡,35,無線傳輸線的概念介紹,傳輸線的種類 超短波（VHF）段的傳輸線一般有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等） 平行線傳輸線通常由兩根平行的導(dǎo)線組成。它是對稱式或平衡式的傳輸線。這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段 同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸線,36,傳輸線相關(guān)概念,特征阻抗 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(shù)，有耗傳輸線的特征阻抗為復(fù)數(shù) 特性阻抗等于無限長傳輸線上各點電壓與電流的比值，用符號

16、。表示 同軸電纜的特性阻抗 。138.2/rlg(D/d)歐姆 D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑 d為其芯線外徑 r為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù) 目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為兩種特性阻抗，一種是50歐姆系統(tǒng)，如軍用的微波、毫米波通訊系統(tǒng)，雷達(dá)，我們目前開發(fā)的蜂窩通訊系統(tǒng)GSM、WCDMA等；另一種是75歐姆系統(tǒng)，這種系統(tǒng)相對比較少，如我們目前使用的有線電視系統(tǒng),37,無線傳輸線的概念介紹,饋線衰減常數(shù) 信號在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝（dB）米或分貝百米表示 這兩種損耗隨饋線長度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局，

17、盡量縮短饋線長度 常用饋線類型：1/2”、7/8”、5/4”(饋線線徑，1英寸=2.54cm) 饋線越粗，損耗越小，但價格也越貴,38,無線傳輸線的概念介紹,要獲得良好的電性能，阻抗必須匹配,匹配：饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗時，稱為饋線終端是匹配連接的,阻抗匹配是為了使信號源和接收設(shè)備做到更好的連接，使信號更好的傳給接收設(shè)備，如果連接的饋線不匹配，信號就會在饋線中遭受較大的損失，使傳輸效率降低,39,無線傳輸線的概念介紹,反射系數(shù)：反射波和入射波幅度之比 當(dāng)饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負(fù)載（此時的負(fù)載即為天線）吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波 而當(dāng)天線（阻抗為Z）和饋線不匹配時

18、，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負(fù)載不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，入射波的一部分能量反射回來形成反射波 反射波幅度 （。） 反射系數(shù) 入射波幅度 （。）,40,傳輸線相關(guān)概念,駐波比（電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio)） 解釋：駐波系數(shù)是衡量負(fù)載匹配程度的一個指標(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)的取值范圍是01，而駐波系數(shù)的取值范圍是1正無窮大。射頻很多接口的駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)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(fù)載和傳輸線的匹配效果比較差。所以在一個系統(tǒng)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

19、降。一個比較典型的例子就是靈敏度問題,41,傳輸線相關(guān)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，它和前面的反射系數(shù)、駐波比都是用來反映端口的匹配狀況的?；夭〒p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(shù)的關(guān)系為： 回波損耗20log（） 由公式可以計算：回波損耗為26dB時，對應(yīng)的反射系數(shù)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(yán)格,42,思考題,目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為哪兩種特性阻抗？ 由反射系數(shù)的定義，反射系數(shù)的取值范圍是？而駐波系數(shù)的取值范圍是？射頻很多接口的駐波

20、系數(shù)指標(biāo)規(guī)定小于多少？ 回波損耗定義？寫出回波損耗與反射系統(tǒng)的關(guān)系式方程。,43,解答,在目前世界上的微波通訊系統(tǒng)一般分為兩種特性阻抗，一種是50歐姆系統(tǒng)，另一種是75歐姆系統(tǒng)。 由反射系數(shù)的定義我們知道，反射系數(shù)的取值范圍是01，而駐波系數(shù)的取值范圍是1正無窮大。射頻很多接口的駐波系數(shù)指標(biāo)規(guī)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?；夭〒p耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：回波損耗20log（反射系數(shù)）,44,射頻基本概念辨析,第一節(jié) 功率相關(guān)概念 第二節(jié) 噪聲相關(guān)概念 第三節(jié) 線性相關(guān)概念 第四節(jié) 傳輸線相關(guān)概念 第五節(jié) 下行通道射頻指標(biāo) 第六節(jié) 上行通道射頻指標(biāo),45,下行通道射

21、頻指標(biāo),鄰道泄漏（ACLR）：來自噪聲、失真和數(shù)字調(diào)制 鄰道泄漏指標(biāo)是用來衡量發(fā)射機(jī)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(jī)的領(lǐng)道泄漏必然回對其他小區(qū)造成干擾，為了減小這種干擾， 領(lǐng)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ACLR45dBC ；第二鄰道（偏離載頻10MHz）的ACLR 50dBC,46,頻譜發(fā)射模板 對于WCDMA而言，頻譜發(fā)射模板用于限制偏離發(fā)射載波中心頻率2.5MHz12.5MHz頻段內(nèi)的雜散發(fā)射功率，下圖是WCDMA協(xié)議3GPP TS 25.141 V3.6.0 中規(guī)定的Node B發(fā)射機(jī)的頻譜發(fā)射模

22、板指標(biāo)：,下行通道射頻指標(biāo),47,下行通道射頻指標(biāo),48,雜散輻射 雜散輻射是指發(fā)信機(jī)在頻譜發(fā)射模板規(guī)定的頻率范圍之外的頻段內(nèi)發(fā)射的、信號之外的其他信號，它包括諧波分量、寄生輻射、交調(diào)產(chǎn)物、發(fā)射機(jī)互調(diào)產(chǎn)物等。這些雜散輻射都會對其他的無線通信系統(tǒng)造成干擾，對該指標(biāo)的規(guī)定是為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性能，以便與其他系統(tǒng)（如GSM）共存，當(dāng)然這也保證了系統(tǒng)自身的正常運(yùn)行，下圖是WCDMA協(xié)議3GPP TS 25.141 V3.6.0 (2001-06) 中規(guī)定的NodeB發(fā)射機(jī)的雜散輻射模板指標(biāo)：,下行通道射頻指標(biāo),49,下行通道射頻指標(biāo),50,下行通道射頻指標(biāo),51,思考題,下行通道的鄰道泄漏定義？

23、WCDMA系統(tǒng)的ACLR指標(biāo)是如何定義的? 對于WCDMA而言，頻譜發(fā)射模板用于限制偏離發(fā)射載波中心頻率多少M(fèi)Hz頻段內(nèi)的雜散發(fā)射功率？ 雜散輻射的定義？定義該項指標(biāo)的意義？,52,解答,鄰道泄漏指標(biāo)是用來衡量發(fā)射機(jī)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(jī)的領(lǐng)道泄漏必然會對其他小區(qū)造成干擾，為了減小這種干擾，領(lǐng)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ACLR45dBC ；第二鄰道（偏離載頻10MHz）的ACLR 50dBC 。 對于WCDMA而言，頻譜發(fā)射模板用于限制偏離發(fā)射載波中心頻率2.5MHz12.5MHz頻段內(nèi)的雜散發(fā)射功率

24、,53,解答,雜散輻射是指發(fā)信機(jī)在頻譜發(fā)射模板規(guī)定的頻率范圍之外的頻段內(nèi)發(fā)射的、信號之外的其他信號，它包括諧波分量、寄生輻射、交調(diào)產(chǎn)物、發(fā)射機(jī)互調(diào)產(chǎn)物等。這些雜散輻射都會對其他的無線通信系統(tǒng)造成干擾，對該指標(biāo)的規(guī)定是為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性能，以便與其他系統(tǒng)（如GSM）共存，當(dāng)然這也保證了系統(tǒng)自身的正常運(yùn)行。,54,射頻基本概念辨析,第一節(jié) 功率相關(guān)概念 第二節(jié) 噪聲相關(guān)概念 第三節(jié) 線性相關(guān)概念 第四節(jié) 傳輸線相關(guān)概念 第五節(jié) 下行通道射頻指標(biāo) 第六節(jié) 上行通道射頻指標(biāo),55,上行通道射頻指標(biāo),接收靈敏度 用功率表示Smin=10log（KTB）+ Ft +（S/N），單位：dBm K是波爾

25、茲曼常數(shù)，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(tǒng)的噪聲系數(shù)，單位：dB （S/N）表示解調(diào)所需信噪比，單位：dB 當(dāng)B1Hz時，10log（KTB）-174dBm/Hz,56,GSM系統(tǒng)接收靈敏度 B200KHz，F(xiàn)t3dB，S/N9dB Smin10log（KTB）+ Ft +（S/N） 174dBm10log（200K）39 109dBm WCDMA系統(tǒng)接收靈敏度 B5MHz，F(xiàn)t3dB，S/N15dB21dB Smin10log（KTB）+ Ft +（S/N） 174dBm10log（5M）3（18） 122dBm,上行通道射頻指標(biāo),

26、57,雜散響應(yīng) 雜散響應(yīng)也稱為寄生響應(yīng)、寄生靈敏度。無線環(huán)境中存在多干擾信號，這些信號本身可以被系統(tǒng)濾波器慮掉，但是由于現(xiàn)在系統(tǒng)采用的接收機(jī)大都是超外差接收機(jī)，接收機(jī)接收到的能夠與本振組合產(chǎn)生中頻的信號很多，這樣的中頻信號和系統(tǒng)接收的中頻信號是同一頻率，系統(tǒng)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(chǎn)生的響應(yīng)稱為寄生響應(yīng),左式中，當(dāng)m=n=1，假設(shè)取負(fù)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(biāo),58,雜散響應(yīng)的對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為：雖然系統(tǒng)工作的頻帶內(nèi)沒有任何干擾頻率，但系統(tǒng)的靈敏度就是變差。這一方面是由于系統(tǒng)本

27、身的抗雜散響應(yīng)能力不夠；另一方面是由于環(huán)境的帶外干擾太強(qiáng),上行通道射頻指標(biāo),59,阻塞與互調(diào)抑制 阻塞指標(biāo)也是來考核接收機(jī)抗干擾能力，它描述的是接收機(jī)在接收的頻道外存在單音或調(diào)制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應(yīng)頻點上的情況，具體指標(biāo)要求根據(jù)不同系統(tǒng)而定。阻塞指標(biāo)一般要求接收機(jī)前端要有較高的三階截止點（即大的線性動態(tài)），同時要求中頻濾波器有較好的選擇性 互調(diào)抑制同樣是指接收機(jī)在工作時，同時有兩個干擾信號進(jìn)入接收機(jī)，這兩個信號的三階交調(diào)產(chǎn)物正好落在帶內(nèi)。互調(diào)抑制主要要求接收機(jī)前端有較高的三階截止點,上行通道射頻指標(biāo),60,思考題,給出接收靈敏度的表達(dá)式？ 雜散響應(yīng)對系統(tǒng)的影響？ 阻塞指標(biāo)

28、主要用來考核接收機(jī)的何種能力？ 互調(diào)抑制指標(biāo)主要用來考核接收機(jī)的何種能力？,61,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(yīng)的對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為：雜散響應(yīng)的對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為：雖然系統(tǒng)工作的頻帶內(nèi)沒有任何干擾頻率，但系統(tǒng)的靈敏度就是變差。這一方面是由于系統(tǒng)本身的抗雜散響應(yīng)能力不夠；另一方面是由于環(huán)境的帶外干擾太強(qiáng)。 阻塞指標(biāo)也是來考核接收機(jī)抗干擾能力，它描述的是接收機(jī)在接收的頻道外存在單音或調(diào)制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應(yīng)頻點上的情況，具體指標(biāo)要求根據(jù)不同系統(tǒng)而定。,62,解答,互調(diào)抑制同樣是指接收機(jī)在工作時，同時有兩個

29、干擾信號進(jìn)入接收機(jī)，這兩個信號的三階交調(diào)產(chǎn)物正好落在帶內(nèi)?；フ{(diào)抑制主要要求接收機(jī)前端有較高的三階截止點。,63,課程內(nèi)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 天線及射頻器件基礎(chǔ)知識,64,扇區(qū)和載波,扇區(qū)和載波 扇區(qū)表示一個區(qū)域，扇區(qū)的名字也就來自覆蓋區(qū)域形狀上象一把扇子。 載波數(shù)表示在一個扇區(qū)中同時存在的載波數(shù)。如1*3，表示全向扇區(qū)，該扇區(qū)中包含3個載波；3*2，表示3個扇區(qū)，每扇區(qū)中包含2個載波。 扇區(qū)和小區(qū)是不一樣的，一個小區(qū)實際上在射頻上就等效于一個載波，所以一個扇區(qū)中可以包含幾個小區(qū)。如3*2就是一個扇區(qū)中有2個小區(qū),65,天

30、線輻射電磁波的基本原理,導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān) 當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子,66,天線輻射電磁波的基本原理,導(dǎo)線位置如圖所示：兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線張開，這時由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長度遠(yuǎn)小于波長時，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱；當(dāng)長度與波長能相比擬時，輻射很強(qiáng),67,同軸線變化為天線,68,對稱振子（半波振子）,每臂長度為

31、二（或四）分之一波長，全長與波長相等（或為波長的一半）的振子，稱為全波對稱振子（或半波振子）。將振子折合起來的，稱為折合振子。,69,對稱振子（半波振子）,對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子, 見 圖1.2 a 。 另外，還有一種異型半波對稱振子，可看成是將全波對稱振子折合成一個窄長的矩形框，并把全波對稱振子的兩個端點相疊，這個窄長的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長度也是為二分之一

32、波長，故稱為半波折合振子, 見 圖1.2 b 。,70,對稱振子上的場分布,71,天線的方向性和增益,天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示 方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力 增益是天線的主要指標(biāo)之一，它是方向性系數(shù)與效率的乘積，表示天線集中波束能量的能力。以dBd、dBi表示,72,天線方向圖,天線方向圖：是天線輻射出的電磁波在自由空間存在的范圍。方向圖寬度一般是指主瓣寬度即從最大值下降一半時兩點所張的夾角。一般是方向圖越寬，增益越低；方向

33、圖越窄，增益越高。,73,天線的功能: 控制輻射能量的去向,在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把“面包圈” 壓成扁平的,74,高增益天線的實現(xiàn),對 稱 振 子 組 陣 能 夠 控 制 輻 射 能 構(gòu) 成 “ 扁 平 的 面 包 圈 ”,在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd,75,利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個方向反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線,在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個方向進(jìn)一步提高了增益 這里, “扇形覆蓋天線” 與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd,高增益天線的實現(xiàn),76,dBd 和 dBi的

34、區(qū)別,77,前后比：前后瓣最大電平之比,以dB表示的前后比 = 10 log 典型值為 25dB 左右 目的是有一個盡可能小的反向功率,(前向功率) (反向功率),前后比大，天線定向接收性能就好。基本半波振子天線的前后比為，所以對來自振子前后的相同信號電波具有相同的接收能力,78,半功率波束寬度半功率角(HPBW),圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度，稱為半功率（角）波瓣寬度。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。,79,全向天線增益與垂直波瓣寬度,80,舉例： 9dBd全向天線,81,定向天線增益與水平波

35、瓣寬度,82,舉例： 15dBd定向天線,83,天線波束的下傾,用于：控制覆蓋、減小交調(diào)；兩種方法：機(jī)械下傾、電調(diào)下傾 通過機(jī)械方式或電方式實現(xiàn)方向圖下傾,84,機(jī)械下傾情況下的波束覆蓋,波束下傾技術(shù)的主要目的是傾斜主波束以降低朝復(fù)用頻率區(qū)域的輻射電平。在這種情況下，雖然在區(qū)域邊緣載波電平降低了，但是干擾電平比載波電平降低更多,85,電調(diào)下傾情況下的波束覆蓋,86,可變電下傾：相控陣（智能天線）,87,無線電波的極化,無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化 如果電波在傳播過程中電場的方向是在一條直線上變化的，就叫作線極化波 如果線極化波電場方向垂直于

36、地面，就叫垂直極化波 如果線極化波電場方向平行于地面，就叫水平極化波 如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波；旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波 向傳播方向看去順時針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波,88,天線的極化,天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向,89,雙極化天線,兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨(dú)立的波,90,天線其他指標(biāo),零點填充 如果天線零深比主波束小26dB，則可能需要采用零點填充技術(shù) 高增益天線尤其需要采取零點填充技術(shù)來有效改善近處覆蓋 端口隔離 多端口天線，如雙極化天線、雙頻段雙極化天線，收發(fā)共用時端口之間的隔離度應(yīng)大于3