小编科普一下射频RF的基本概念

01 频率和波长及线缆电介常数关系

频率： 波以振动方式传输，频率指每秒钟波的振动次数，单位赫兹(Hz);频率越高，振动次数越多。

波长： 一个振动周期内波所传输的长度。

°电磁波不仅可在电缆里传输，它可在空间任意传输，甚至在真空中。

°在大气中和在真空中传输几乎没有什么不同，传输速度为光速3*108 m/s。

°频率和波长关系：

λ=c/f

      λ= 波长(m)

     C=光速 (3*108 m/s)

      f=频率 (Hz)

真空中波的传输不受任何介质影响，但在线缆传输中，不同传输介质对信号传输速度和波长产生影响。 不同介质的电介质常数εr 不同，波长和电介常数关系如下：

λ= 波长(m)

C=光速 (3*108m/s)

f=频率 (Hz)

εr =电介质常数

02 相位和波长关系

•　相位是对线缆电长度的另一种描述．如下图，一个波的振动周期内，随幅度的变化，我们可以用一个圆周运动来表示，从而转化成角度的变化。

•　我们也常用相位稳定度和相位差来描述线缆的长度偏差，一般是随温度和弯曲而变化的。

03 dB 和dBm

•什么是dB

dB描述的是一个相对值，它是对高比值(eg.1/100, 1/10000)的一种简易描述．常用于对射频或音量的描述。具体表述:1/100=10lg(1/100)=10lg1*10-2= -20dB。

•什么是dBm

dBm是绝对值，是对功率的一种描述．

dBm的参考值是1mW(0dBm=1mWatt)；

具体表述:Power[dBm]=10lg(Power[mW])；

例如: 1Watt=1*103mW=30dBm; 2Watt=10lg2+30dBm=33dBm

04 回波损耗(RL)和驻波比(VSWR)关系

•回波损耗(ReturnLoss)

理论上，信号在同阻抗传输链路中100%通过，当遇到阻抗变化时，部分信号被反射回来，这部分损耗称为回波损耗(RL)。

•回波损耗的计算

回波损耗有三种计算方式：

1.最常用计算方式是通过信号功率

RL=10lg P(in)/P(back) [dB]

2.通过测试电压值的变化

RL=20lg U(in)/U(back) [dB]

3.通过阻抗值的变化

RL=20lg |(Za+Zi)/(Za-Zi)| [dB]

•驻波比(VSWR)

和回波损耗一样，驻波比也是对信号反射的一种描述方式。

在一个传输链路中，当我们相反方向同时传输两个同频率的信号时，测试时得到的是一个叠加信号，由于两个信号的方向相反，导致叠加信号不再沿某一方向传输，此时我们称此信号为“驻波”(VSWR=VoltageStanding Wave Ratio)。

•驻波比的计算

VSWR=Umax/Umin Umax=Uf+Ub; Umin=Uf-Ub

和回波损耗(RL)相反，注波比(VSWR)值越小越好．

RL和VSWR关系：

RL=20lg (VSWR+1)/(VSWR-1)

05 阻抗和衰减

•衰减

衰减描述的是信号通过传输介质所损失的能量，信号能量损失通常由以下几个原因造成：

1.阻抗；2.回波损耗；3.通过外导体的信号泄漏

减小信号衰减的途径：

1.加粗线径;2.降低阻抗；3.减小绝缘材料的电介质常数(εr)。

06 互调(IM3,PIM)

•什么是互调IM(Intermodulation)

信号通过线性设备时，输出频率和输入完全相同．然而，当信号通过一个非线性设备，由于非线性导致输出信号失真，对这些失真信号，我们称为互调信号(IM);如果非线性设备为无源器件，则所产生的互调为无源互调(PIM)。

当输入信号为２个或多个时，则输出的互调信号非常复杂，我们可以用下面公式来表示：

IPM=n*f1 +/- m*f2

           n,m =1,2,3… (互调阶数)

•互调产生因素

如果输入多个频率的高功率信号，则任何非线性设备都将产生互调产物，这和设备的非线性程度有紧密关系．

导致无源互调的主要因素有：

1.非线性的材料；2.粗糙/不洁的连接表面；3.金属接触面的电子通路效应；4.非磁性材料的电磁效应；5.非磁材料对磁性材料渗透导致的非线性变化

•问题的产生

在现代移动通讯系统中对Tx和Rx的频段有严格定义，而Tx的互调产物会影响Rx频段内的信号．这意味着3阶互调,5阶互调甚至7阶互调会屏蔽掉Rx中的信号．

•三阶互调(IM3)

现代通讯系统中(GSM/CDMA/3G)，影响最大的是3阶互调(IM3),它是互调产物中功率最高且最容易覆盖Rx信号的．

•举例：

互调的单位是dBc,描述的是发射功率和互调信号功率的差值

IM(dBc)=Pout(dBm)-Pim(dBm)

例如：

天线输出功率：Pout=43dBm(20Watt)，

天线接收信号灵敏度为：Pin=-110dBm，

则互调信号功率不可高于-110dBm,互调值要优于：

-110dBm– 43dBm = -153dBc，

因此，互调参数可以描述为：-153dBc@43dBm或 -110dBm@43dBm。

审核编辑：刘清