射頻微波天線知識(shí)點(diǎn)整理

• 本振對(duì)傳輸信號(hào)的影響？
• PA 的 USID, PID & MID
• 如何處理接收發(fā)射信號(hào)干擾問題？
• PLL正向增益
• 功放如何實(shí)現(xiàn)高效率？
• 阻抗變換器如何實(shí)現(xiàn)雙頻匹配？
• 頻率源相位噪聲改進(jìn)方法
• PA輸入輸出功率、增益、效率等指標(biāo)
• 三極管放大的原理
• 放大器的直流電源為三極管提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使其在放大區(qū)工作
• 甲乙丙丁類功率放大器的原理
• 環(huán)路帶寬的影響
• LNA的設(shè)計(jì)過程，穩(wěn)定如何判斷
• 混頻器的原理，乘法器的電路設(shè)計(jì)及如何實(shí)現(xiàn)
• 信號(hào)末端掛小于四分之一波長(zhǎng)的微帶，呈現(xiàn)什么特性
• PLL、VCO、PD的架構(gòu)及內(nèi)部構(gòu)造
• 各種濾波器：橢圓、切比雪夫等的差別
• 頻譜儀（RBW，VBW，各種檢波方式）與VNA的使用
• 相控陣的原理
• AGC工作原理（收信機(jī)自動(dòng)增益控制電壓）
• 超外差接收機(jī)的整體框架
• WCDM和GSM測(cè)試
• FAE的理解
• 客戶與研發(fā)部的橋梁
• 天線的基本參數(shù)，天線的類型
• 調(diào)頻和調(diào)幅的區(qū)別
• 做寬帶天線需要考慮哪些內(nèi)容
• 頻段升高對(duì)天線設(shè)計(jì)的影響
• 尺寸減小，更加敏感，集成度高，散熱
• 如何用好商業(yè)電磁仿真軟件
• 選擇好算法、優(yōu)化網(wǎng)格、收斂設(shè)置，利用并行、硬件加速平臺(tái)
• Dohery功率放大器原理（鎖相環(huán)的構(gòu)成）
• pifa天線結(jié)構(gòu)，哪個(gè)代表短路探針，哪個(gè)代表饋電
• 如何提高LNA的穩(wěn)定性，各個(gè)方法對(duì)電路其他指標(biāo)會(huì)造成什么影響
• 通信鏈路的組成結(jié)構(gòu)+各個(gè)部分的功能
• LNA的設(shè)計(jì)；最佳噪聲和功率增益區(qū)別，怎么權(quán)衡
• 什么是天線極化？天線極化的原理
• 什么是天線增益？
• To be added …

接負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)

$${\Gamma }_{in}=S_{11}+\frac{S_{12}{S}_{21}{\Gamma }_L}{1?S_{22}{\Gamma }_L}$$

• 匹配（${\Gamma }_L=0$）：${\Gamma }_{in}=S_{11}$
• 短路（${\Gamma }_L=?1$）：${\Gamma }_{in}=S_{11}?\frac{S_{12}{S}_{21}}{1+S_{22}}$
• 斷路（${\Gamma }_L=1$）：${\Gamma }_{in}=S_{11}+\frac{S_{12}{S}_{21}}{1?S_{22}}$

長(zhǎng)線理論的基本概念

• TEM波傳輸線（長(zhǎng)線）
  雙導(dǎo)體構(gòu)成，有一對(duì)有效的電壓端對(duì)
  線長(zhǎng)度比波長(zhǎng)長(zhǎng)或與波長(zhǎng)相當(dāng)
  電長(zhǎng)度（無量綱）大于等于1
• 集總參數(shù)與分布參數(shù)
  集總參數(shù)：低頻電路中的電阻、電感、電容與電導(dǎo)，連接元件的導(dǎo)線是理想短路線
  分布參數(shù)：針對(duì)傳輸線單位長(zhǎng)度而言；對(duì)傳輸?shù)碾姶挪ǖ挠绊懛植荚趥鬏斁€上的每一點(diǎn)

雜散-互調(diào)-阻塞干擾

• 雜散干擾：雜散干擾是由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的，包括功放產(chǎn)生和放大的熱噪聲、系統(tǒng)的互調(diào)產(chǎn)物，以及接收頻率范圍內(nèi)收到的其他干擾，這些雜散落入接收機(jī)后會(huì)使其信噪比降低
• 互調(diào)干擾（因?yàn)榉荡?#xff0c;三階互調(diào)干擾2F1-F2和2F2-F1最嚴(yán)重，互調(diào)階數(shù)越低干擾越微弱）：兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)作用在通信設(shè)備的非線性器件上，產(chǎn)生同有用信號(hào)頻率相近的頻率，從而對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成干擾
• 三階互調(diào)公式推導(dǎo)
• 阻塞干擾：當(dāng)一個(gè)較大干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)前端的低噪放大器時(shí)，由于低噪放大器的放大倍數(shù)是根據(jù)放大微弱信號(hào)所需要的整機(jī)增益來設(shè)定的，強(qiáng)干擾信號(hào)電平在超出放大器的輸入動(dòng)態(tài)范圍后，可能將放大器推入非線性區(qū)，導(dǎo)致放大器對(duì)有用的微弱信號(hào)的放大倍數(shù)降低甚至完全抑制

濾波器選型因素/參數(shù)

• 電壓
• 電流
• 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求
• 安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求
• 濾波器電路結(jié)構(gòu)形式
• 插損曲線
• 濾波器的安裝形式
• 安裝工藝規(guī)范
• 濾波器的Q值
• 駐波
• 紋波
• 帶外抑制

控制噪聲系數(shù)

噪聲系數(shù) NF = 輸入端信噪比 / 輸出端信噪比

噪聲系數(shù)與噪聲溫度的關(guān)系為：$T=(NF?1)T_0$ 或 $NF=T/T_0+1$，其中$T_0$為絕對(duì)溫度 (290K)

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的額定功率增益遠(yuǎn)大于1時(shí), 系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)主要取決于第一級(jí)的噪聲系數(shù)；對(duì)于第一級(jí)：不但希望噪聲系數(shù)小, 也希望增益大, 以便減小后級(jí)噪聲的影響

• 首選低噪放
• 利用數(shù)字技術(shù)減小噪聲

MOS管-三極管-二極管

二極管是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體器件

三極管是流控型的器件，有兩個(gè)PN結(jié)，具有三個(gè)電極，分別是基極、發(fā)射極和集電極，具有三種工作狀態(tài)分別為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為NPN型和PNP型。三極管即可以用于放大電路又可用于開關(guān)電路

MOS管是壓控型的器件，一般起到開關(guān)作用，具有NMOS和PMOS之分，有三個(gè)電極，分別是：漏極、源極和柵極

• 二極管和三極管：電流控制元件，通過控制基極電流才能控制集電極電流或發(fā)射極電流
• MOS管：電壓控制元件，它的輸出電流決定于輸入端電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流

靈敏度

在給定接收機(jī)的解調(diào)器前端所要求的最低信噪比條件下，接收機(jī)所能檢測(cè)的最低輸入電平

• 計(jì)算公式
• 推導(dǎo)過程

動(dòng)態(tài)范圍

最大不失真電平和噪聲電平的差

LNA指標(biāo)

• 噪聲系數(shù)
• 頻率范圍：工作范圍；頻率越寬一般噪聲系數(shù)會(huì)越大
• 增益
• 增益平坦度
• 1dB壓縮點(diǎn)
  把增益下降到比線性增益低 1dB 時(shí)的輸出功率值定義為輸出功率的 1dB 壓縮點(diǎn)；越高表示放大器的線性動(dòng)態(tài)范圍越大，一般 1dB壓縮點(diǎn) 越高功耗越大（為什么不用2dB之類的）
• VSWR
• OIP3（斜率3時(shí)怎么來的？）
  輸出三階交調(diào)截取點(diǎn)，當(dāng)輸入功率逐漸增加到輸入三階截止點(diǎn)時(shí)，基頻與三階交調(diào)增益曲線相交，對(duì)應(yīng)的輸出功率為 OIP3，OIP3 越高表示線性度越好以及更少的失真
• 穩(wěn)定度
  高低溫條件下指標(biāo)的變化，長(zhǎng)時(shí)間工作指標(biāo)的變化，指標(biāo)變化越小表明穩(wěn)定度越高

LTE收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)主要關(guān)心的指標(biāo)

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射頻中為什么要用50歐姆阻抗匹配

匹配電路：最耐壓的的匹配（60$\Omega$）；功率傳輸最大的匹配（30$\Omega$）；損耗最小的匹配（75$\Omega$）

50$\Omega$的匹配兼顧了耐壓，功率傳輸和損耗；75$\Omega$匹配由于損耗最小，常用于遠(yuǎn)距離傳輸

傳輸系數(shù)、反射系數(shù)

• 傳輸系數(shù)：出射電壓/入射電壓，為標(biāo)量數(shù)值
• 反射系數(shù)：反射電壓/入射電壓，為標(biāo)量數(shù)值

微帶線長(zhǎng)與寬哪個(gè)能改變阻抗？

長(zhǎng)不改變，寬可以

駐波的定義、公式，與反射系數(shù)的關(guān)系，回波損耗定義

• 駐波定義：駐波是指頻率相同、傳輸方向相反的兩種波（不一定是電波），沿傳輸線形成的一種分布狀態(tài)。其中的一個(gè)波一般是另一個(gè)波的反射波。在兩者電壓（或電流）相加的點(diǎn)出現(xiàn)波腹，在兩者電壓（或電流）相減的點(diǎn)形成波節(jié)。在波形上，波節(jié)和波腹的位置始終是不變的，給人“駐立不動(dòng)”的印象，但它的瞬時(shí)值是隨時(shí)間而改變的。如果這兩種波的幅值相等，則波節(jié)的幅值為零
• 駐波比公式：電壓最大值/電壓最小值=（入射波振幅+反射波振幅）/（入射波振幅-反射波振幅）
• 回波損耗：入射功率/反射功率，為dB數(shù)值
• VSWR與反射系數(shù)關(guān)系：$\text{VSWR}=(1+\Gamma )/（1?\Gamma ）$
• $S_{11}=20lg(\Gamma )$
• $R_{\text{L}}=?S_{11}$

Smith圓圖阻抗匹配畫法

• 并聯(lián)電容在史密斯圓圖上怎么變化
  b站教程
  

由Z推Y：以匹配點(diǎn)為圓心，匹配點(diǎn)到Z點(diǎn)的距離為半徑做圓；找Z點(diǎn)的對(duì)徑點(diǎn)

• 順源逆載，上感下容；左波節(jié)點(diǎn)（行波系數(shù)K），右波腹點(diǎn)（駐波系數(shù)ρ）；最外層圓純電抗純駐波；一圈半波長(zhǎng)

• 三個(gè)特殊點(diǎn)：短路點(diǎn)-匹配點(diǎn)（相對(duì)于系統(tǒng)阻抗，不只是50$\Omega$）-開路點(diǎn)，從左向右的順序

• 等電阻圓、電抗曲線

• 等反射系數(shù)圓
  將復(fù)阻抗點(diǎn)與匹配點(diǎn)連線并作圓，在橫軸的交點(diǎn)處作垂線可以讀數(shù)

• 在圖上隨便畫一個(gè)負(fù)載點(diǎn)，畫出匹配點(diǎn)
  畫出單位電阻圓與單位電導(dǎo)圓，依照上感下容的原則找交點(diǎn)，最終落到匹配點(diǎn)

13dBm是多少毫瓦？

10 dBm = 10 mW
翻倍加3dB
13 dBm = 20 mW

天線的調(diào)諧原理

（較寬的頻率范圍內(nèi)都能達(dá)到較好的阻抗匹配）

天線調(diào)諧器連接發(fā)射機(jī)與天線的一種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，它能使發(fā)射機(jī)與天線之間阻抗匹配，從而使天線在任何頻率上有最大的輻射功率

天線熱耗散系數(shù)與輻射效率的關(guān)系

拆解源阻抗與天線阻抗，有
$Z_g=R_g+j{X}_g$
$Z_A=R_A+j{X}_A=(R_r+R_L)+j{X}_A$

令
$I_g=\frac{V_g}{Z_g+Z_A}$
有
$P_r=I_g^2{R}_r$
$P_L=I_g^2{R}_L$

因此天線輻射效率 $\eta$ 可以表征為
$\eta =\frac{P_r}{P_T}=\frac{P_r}{P_r+P_L}$
亦即
$\eta =\frac{R_r}{R_r+R_L}=\frac{1}{1+(R_L/R_r)}=\frac{1}{1+\gamma }$

所以可以得到
$\gamma =\frac{1}{\eta }?1$

總效率與輻射效率的區(qū)別

• Radiation efficiency: Proportion of power that stays in the calculation that is radiated [radiated/(incident - reflected)]
• Total efficiency: Proportion of input power that is radiated [radiated/incident].

天線帶寬

天線的帶寬是指天線滿足特定參數(shù)規(guī)范的頻率范圍，通常指定的參數(shù)是增益、方向圖、電壓駐波比（VSWR）等。通常VSWR被選為衡量帶寬的參數(shù)，這個(gè)帶寬稱為阻抗帶寬或電壓駐波比帶寬。 符合所需 VSWR 的最高頻率范圍和最低頻率范圍的差值即為此天線滿足 VSWR 規(guī)范的頻帶。 通常采用的 VSWR 規(guī)范是 2:1 VSWR，這意味著選擇 VSWR 小于 2 的頻率范圍作為工作帶寬

天線方向圖的分類

全向方向圖（Omni-directional pattern）、鉛筆狀方向圖（Pencil-beam pattern）和扇狀方向圖（Fan-beam pattern）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的射频微波天线知识点整理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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