射頻微波天線知識點整理

• 本振對傳輸信號的影響？
• PA 的 USID, PID & MID
• 如何處理接收發射信號干擾問題？
• PLL正向增益
• 功放如何實現高效率？
• 阻抗變換器如何實現雙頻匹配？
• 頻率源相位噪聲改進方法
• PA輸入輸出功率、增益、效率等指標
• 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工作點，使其在放大區工作
• 甲乙丙丁類功率放大器的原理
• 環路帶寬的影響
• LNA的設計過程，穩定如何判斷
• 混頻器的原理，乘法器的電路設計及如何實現
• 信號末端掛小于四分之一波長的微帶，呈現什么特性
• PLL、VCO、PD的架構及內部構造
• 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（收信機自動增益控制電壓）
• 超外差接收機的整體框架
• WCDM和GSM測試
• FAE的理解
• 客戶與研發部的橋梁
• 天線的基本參數，天線的類型
• 調頻和調幅的區別
• 做寬帶天線需要考慮哪些內容
• 頻段升高對天線設計的影響
• 尺寸減小，更加敏感，集成度高，散熱
• 如何用好商業電磁仿真軟件
• 選擇好算法、優化網格、收斂設置，利用并行、硬件加速平臺
• Dohery功率放大器原理（鎖相環的構成）
• pifa天線結構，哪個代表短路探針，哪個代表饋電
• 如何提高LNA的穩定性，各個方法對電路其他指標會造成什么影響
• 通信鏈路的組成結構+各個部分的功能
• LNA的設計；最佳噪聲和功率增益區別，怎么權衡
• 什么是天線極化？天線極化的原理
• 什么是天線增益？
• To be added …

接負載網絡的反射系數

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

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

長線理論的基本概念

• TEM波傳輸線（長線）
  雙導體構成，有一對有效的電壓端對
  線長度比波長長或與波長相當
  電長度（無量綱）大于等于1
• 集總參數與分布參數
  集總參數：低頻電路中的電阻、電感、電容與電導，連接元件的導線是理想短路線
  分布參數：針對傳輸線單位長度而言；對傳輸的電磁波的影響分布在傳輸線上的每一點

雜散-互調-阻塞干擾

• 雜散干擾：雜散干擾是由發射機產生的，包括功放產生和放大的熱噪聲、系統的互調產物，以及接收頻率范圍內收到的其他干擾，這些雜散落入接收機后會使其信噪比降低
• 互調干擾（因為幅值大，三階互調干擾2F1-F2和2F2-F1最嚴重，互調階數越低干擾越微弱）：兩個或多個信號作用在通信設備的非線性器件上，產生同有用信號頻率相近的頻率，從而對通信系統構成干擾
• 三階互調公式推導
• 阻塞干擾：當一個較大干擾信號進入接收機前端的低噪放大器時，由于低噪放大器的放大倍數是根據放大微弱信號所需要的整機增益來設定的，強干擾信號電平在超出放大器的輸入動態范圍后，可能將放大器推入非線性區，導致放大器對有用的微弱信號的放大倍數降低甚至完全抑制

濾波器選型因素/參數

• 電壓
• 電流
• 電磁兼容標準要求
• 安規標準要求
• 濾波器電路結構形式
• 插損曲線
• 濾波器的安裝形式
• 安裝工藝規范
• 濾波器的Q值
• 駐波
• 紋波
• 帶外抑制

控制噪聲系數

噪聲系數 NF = 輸入端信噪比 / 輸出端信噪比

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

當網絡的額定功率增益遠大于1時, 系統的總噪聲系數主要取決于第一級的噪聲系數；對于第一級：不但希望噪聲系數小, 也希望增益大, 以便減小后級噪聲的影響

• 首選低噪放
• 利用數字技術減小噪聲

MOS管-三極管-二極管

二極管是由P型半導體和N型半導體構成的半導體器件

三極管是流控型的器件，有兩個PN結，具有三個電極，分別是基極、發射極和集電極，具有三種工作狀態分別為截止區、放大區和飽和區。根據結構可以分為NPN型和PNP型。三極管即可以用于放大電路又可用于開關電路

MOS管是壓控型的器件，一般起到開關作用，具有NMOS和PMOS之分，有三個電極，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，基本上不需要信號源提供電流

靈敏度

在給定接收機的解調器前端所要求的最低信噪比條件下，接收機所能檢測的最低輸入電平

• 計算公式
• 推導過程

動態范圍

最大不失真電平和噪聲電平的差

LNA指標

• 噪聲系數
• 頻率范圍：工作范圍；頻率越寬一般噪聲系數會越大
• 增益
• 增益平坦度
• 1dB壓縮點
  把增益下降到比線性增益低 1dB 時的輸出功率值定義為輸出功率的 1dB 壓縮點；越高表示放大器的線性動態范圍越大，一般 1dB壓縮點 越高功耗越大（為什么不用2dB之類的）
• VSWR
• OIP3（斜率3時怎么來的？）
  輸出三階交調截取點，當輸入功率逐漸增加到輸入三階截止點時，基頻與三階交調增益曲線相交，對應的輸出功率為 OIP3，OIP3 越高表示線性度越好以及更少的失真
• 穩定度
  高低溫條件下指標的變化，長時間工作指標的變化，指標變化越小表明穩定度越高

LTE收發系統設計時主要關心的指標

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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，常用于遠距離傳輸

傳輸系數、反射系數

• 傳輸系數：出射電壓/入射電壓，為標量數值
• 反射系數：反射電壓/入射電壓，為標量數值

微帶線長與寬哪個能改變阻抗？

長不改變，寬可以

駐波的定義、公式，與反射系數的關系，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。其中的一個波一般是另一個波的反射波。在兩者電壓（或電流）相加的點出現波腹，在兩者電壓（或電流）相減的點形成波節。在波形上，波節和波腹的位置始終是不變的，給人“駐立不動”的印象，但它的瞬時值是隨時間而改變的。如果這兩種波的幅值相等，則波節的幅值為零
• 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數值
• VSWR與反射系數關系：$\text{VSWR}=(1+\Gamma )/（1?\Gamma ）$
• $S_{11}=20lg(\Gamma )$
• $R_{\text{L}}=?S_{11}$

Smith圓圖阻抗匹配畫法

• 并聯電容在史密斯圓圖上怎么變化
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由Z推Y：以匹配點為圓心，匹配點到Z點的距離為半徑做圓；找Z點的對徑點

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

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

• 等電阻圓、電抗曲線

• 等反射系數圓
  將復阻抗點與匹配點連線并作圓，在橫軸的交點處作垂線可以讀數

• 在圖上隨便畫一個負載點，畫出匹配點
  畫出單位電阻圓與單位電導圓，依照上感下容的原則找交點，最終落到匹配點

13dBm是多少毫瓦？

10 dBm = 10 mW
翻倍加3dB
13 dBm = 20 mW

天線的調諧原理

（較寬的頻率范圍內都能達到較好的阻抗匹配）

天線調諧器連接發射機與天線的一種阻抗匹配網絡，它能使發射機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

天線熱耗散系數與輻射效率的關系

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規范的頻率范圍，通常指定的參數是增益、方向圖、電壓駐波比（VSWR）等。通常VSWR被選為衡量帶寬的參數，這個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 規范的頻帶。 通常采用的 VSWR 規范是 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

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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