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射頻設(shè)計(jì)中不可或缺的射頻思維 (Ⅰ)

2022/09/20
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大家好,這里是【射頻學(xué)堂】,今天繼續(xù)我們《射頻入門 So Easy》的課程。在之前的學(xué)習(xí)中,我們重溫了經(jīng)典的麥克斯韋方程,以及學(xué)習(xí)了電磁波的基本特性。這些作為射頻無(wú)線的基礎(chǔ),雖然我們?cè)趯?shí)際工作中并不會(huì)經(jīng)常用到麥克斯韋方程組的各種積分微分去求解電磁問(wèn)題,但是作為入門開(kāi)篇,希望同學(xué)們能夠熟記這些,讓我們從原來(lái)電路電流電壓中走進(jìn)空間電場(chǎng)磁場(chǎng)的世界。

今天我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下射頻設(shè)計(jì)中的常用射頻思維,這些射頻人常用的思維方式貫穿射頻設(shè)計(jì)的每一天。希望同學(xué)們?cè)诠ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中逐漸培養(yǎng)自己的射頻思維習(xí)慣。

主要內(nèi)容包括:

頻域思維

dB 思維

空間思維           

No.1 頻域思維

數(shù)字電路或者低頻模擬電路中,經(jīng)常會(huì)用到示波器來(lái)測(cè)試電路的時(shí)域特性,但是在射頻設(shè)計(jì)中,更多使用頻譜儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等去分析射頻電路的頻域特性。頻域和時(shí)域是兩個(gè)對(duì)應(yīng)的映射,通過(guò)傅里葉變換可以把時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換呈頻域信號(hào)。

頻域思維里的幾個(gè)常用概念

頻段:是指這個(gè)射頻系統(tǒng)所工作的頻率范圍。

對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng),IEEE給出的頻段如下:

 

同樣對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng),比如5G,3Gpp 也規(guī)定了相應(yīng)的工作頻段,部分頻段下表所示。

帶寬: 是指射頻系統(tǒng)工作的頻率范圍。

比如上述頻段表,每一個(gè)頻段的頻率范圍就是帶寬。但是對(duì)于一個(gè)通信系統(tǒng),帶寬又包括 oBW 和IBW OBW這里有兩種含義,一種是Operation Bandwidth,即工作帶寬,是指一個(gè)通信系統(tǒng)的最大可工作的帶寬。這個(gè)主要由射頻前端的收發(fā)濾波器或者收發(fā)雙工器決定。通常情況下,這個(gè)帶寬也就是各個(gè)運(yùn)營(yíng)商所能夠用到的頻譜帶寬,比如在5G頻譜分配中,中國(guó)電信的3400MHz-3500MHz,100MHz帶寬,中國(guó)聯(lián)通,3500MHz-3600MHz,100MHz帶寬。中國(guó)移動(dòng)2515MHz-2675MHz的160MHz帶寬和4800MHz-4900MHz的100MHz帶寬。但由于中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合建設(shè)5G,所以中國(guó)電聯(lián)的AAU帶寬為3400MHz-3600MHz的200MHz帶寬。

OBW另一種含義是 Occupied Bandwidth,即占用帶寬,占用帶寬是在某些地區(qū)(如日本和美國(guó))為設(shè)備指定的監(jiān)管要求。它最初由ITU-R定義為最大帶寬,在此之外的排放不超過(guò)總排放的一定百分比。LTE的占用帶寬等于信道帶寬,在信道帶寬之外,最多允許1%的發(fā)射量(每邊0.5%)。

IBWInstantaneous Bandwidth,瞬時(shí)帶寬,是指通信系統(tǒng)在瞬間可發(fā)射和接受信號(hào)的最大帶寬。這個(gè)受數(shù)字采樣頻率和PA的工作帶寬限制,1、PA是線性器件,如果頻帶太寬,其線性特性很難保證,一旦超過(guò)線性范圍,PA性能下降,峰均比嚴(yán)重;2、RRU中的數(shù)字采樣一般有ADC完成,高精度的ADC十分昂貴,在低成本的前提下,IBW很難作的很寬。

除了頻帶和帶寬的概念要牢記于腦之外,還有一個(gè)比較重要的頻率數(shù)據(jù),也需要大家牢牢記?。鹤杂煽臻g頻率和波長(zhǎng)值

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