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1、射频基础知识及常见硬件故障射频基础知识及常见硬件故障吴斌,2011.03苏通服维易科技服务分公司技术部1前言前言前言前言l射频子系统位于整个无线设备的最前端，是整个无线系统正常运行的关键环节之一。本胶片主要讲述射频基本概念和知识，以便大家更加深入理解WLAN无线通信系统硬件（也包含其他无线通信系统）。l简要介绍WLAN AP常见故障类型2课程目标课程目标课程目标课程目标l熟悉掌握一些射频基本概念和知识熟悉掌握一些射频基本概念和知识l了解了解WLAN AP一些故障及处理方法一些故障及处理方法3课程内容课程内容课程内容课程内容T第一章第一章 无线通信的基本概念无线通信的基本概念第二章第二章 射频常
2、用计算单位简介射频常用计算单位简介第三章第三章 射频常用概念辨析射频常用概念辨析第四章第四章 WLAN AP常见故障常见故障4第一章第一章第一章第一章 无线通信的基本概念无线通信的基本概念无线通信的基本概念无线通信的基本概念l l第第第第一一一一节节节节 无无无无线线线线通通通通信信信信使使使使用用用用的的的的频频频频率率率率和和和和波段波段波段波段l第二节第二节 无线通信的电磁波传播无线通信的电磁波传播5无线通信使用的频段和波段无线通信使用的频段和波段无线通信使用的频段和波段无线通信使用的频段和波段l目前无线通信使用的频率从超长波波段到亚毫米波段（包括亚毫米波以下），以至光波。无线通信使用的
3、频率范围和波段见下表1-1：无线通信使用的电磁波的频率范围和波段6无线通信使用的频段和波段无线通信使用的频段和波段无线通信使用的频段和波段无线通信使用的频段和波段l表 1-2 无线通信中所使用的部分微波波段的名称由于种种原因，在一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），具体如表1 - 2所示。7第一章第一章第一章第一章 无线通信的基本概念无线通信的基本概念无线通信的基本概念无线通信的基本概念l l第第第第一一一一节节节节 无无无无线线线线通通通通信信信信使使使使用用用用的的的的频频频频段和波段段和波段段和波段段和波段l l第第第第二二二二
4、节节节节 无无无无线线线线通通通通信信信信的的的的电电电电磁磁磁磁波波波波传播传播传播传播 8无线通信的电磁波传输无线通信的电磁波传输无线通信的电磁波传输无线通信的电磁波传输无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点：无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点：极长波（极低频ELF）传播l极长波是指波长为110万公里（频率为330Hz）的电磁波。理论研究表明，这一波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小。 超长波（超低频SLF）传播l超长波是指波长1千公里至1万公里（频率为30300Hz）的电磁波。这一波段的电磁波传播十分稳定，在海水中衰耗很小（频率为75Hz时衰耗系数
5、为0.3dB/m）对海水穿透能力很强，可深达100m以上。甚长波（甚低频VLF）传播l甚长波是指波长10公里100公里（频率为330kHz）的电磁波。无线通信中使用的甚长波的频率为1030kHz，该波段的电磁波可在大地与低层的电离层间形成的波导中进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。长波（低频LF）传播l长波是指波长1公里10公里（频率为30300kHz）的电磁波。其可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。9无线通信的电磁波传输无线通信的电磁波传输无线通信的电磁波传输无线通信的电磁波传输中波（中频MF）传播l中波是指波长100米1000米（频率为3003000kHz）的电磁波。中波
6、可沿地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。中波沿地表面传播时，受地表面的吸收较长波严重。中波的天波传播与昼夜变化有关。短波（高频HF）传播l短波是指波长为10米100米（频率为330MHz）的电磁波。短波可沿地表面传播（地波），沿空间以直接或绕射方式传播（空间波）和靠电离层反射传播（天波）。超短波（甚高频VHF）传播l超短波是指波长为1米10米（频率为30300MHz）的电磁波。超短波难以靠地波和天波传播，而主要以直射方式（即所谓的“视距”方式）传播。10无线通信的电磁波传播无线通信的电磁波传播无线通信的电磁波传播无线通信的电磁波传播微波传播l微波是指波长小于1米（频率高于300MHz
7、）的电磁波。目前又按其波长的不同，分为分米波（特高频UHF）、厘米波（超高频SHF）、毫米波（极高频EHF）和亚毫米波（至高频THF）。l微波的传播类似于光波的传播，是一种视距传播。其主要在对流层内进行。总的说来，这种传播方式比较稳定，但其传播也受到大气折射和地面反射的影响。另外，对流层中的大气湍流气团对微波有散射作用。lWLAN工作频段：2.42.4835GHz、 5.725-5.850GHz ，属于微波波段，其电磁波传播方式主要为微波传播。11课程内容课程内容课程内容课程内容第一章第一章 无线通信的基本概念无线通信的基本概念第二章第二章 射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介第三章第三章
8、 射频常用概念辨析射频常用概念辨析第四章第四章 WLAN AP常见故障常见故障12第二章第二章第二章第二章 射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介l l第一节第一节第一节第一节 功率单位简介功率单位简介功率单位简介功率单位简介l第二节第二节 天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介 l第三节第三节 其他其他 13功率单位简介功率单位简介功率单位简介功率单位简介l绝对功率的绝对功率的dB表示表示射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为：例如：1W等于30dBm，等于0dBW。14
9、功率单位简介功率单位简介功率单位简介功率单位简介l相对功率的相对功率的dBdB表示表示 射频信号的相对功率常用dB和dBc两种形式表示，其区别在于：dB是任意两个功率的比值的对数表示形式，而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。udB与与dBm的区别：的区别：l dB分贝，衡量的是输出与输入的对数比值大小。3dB就是10倍的lg2，就是指两倍大。10dB就是10倍的lg10，指10倍大。l dBm是用来描述功率大小的单位。30个dBm为1瓦。1个毫瓦为0dBm。之所以射频中功率不用瓦来描述，是因为引入了放大增益这个概念。15第二章第二章第二章第二章 射频常用计算单位简介射
10、频常用计算单位简介射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介l第一节第一节 功率单位简介功率单位简介l l第二节第二节第二节第二节 天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介 l第三节第三节 其他其他 16天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介l天线和天线增益天线和天线增益天线增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对于半波振子（偶极子）的功率能量密度之比，半波振子的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi。 例1 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折
11、算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。例2 GSM900天线增益可以为13dBd（15dBi），GSM1800天线增益可以为15dBd（17dBi)。17天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介前后比前后比旁瓣抑制旁瓣抑制l波瓣宽度波瓣宽度l前后比前后比l旁瓣抑制旁瓣抑制 18天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介l天线的极化天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波，电磁波由电场和磁场构成，人们规定：电场的方向就是天线极化方向，一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的
12、情况：垂直极化-是最常用的；水平极化-也是要被用到的。19天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介天线传播相关单位简介l双极化双极化把 垂 直 极 化 和 水 平 极 化 两 种 极 化 的 天 线 组 合 在 一 起 ， 或者， 把 +45 极化和 -45 极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线-双极化天线。20第二章第二章第二章第二章 射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介l第一节第一节 功率单位简介功率单位简介l第第二二节节 天天线线传传播播相相关关单位简介单位简介 l l第三节第三节第三节第三节 其他其他其他其他
13、 21其他其他其他其他l电阻：阻挡电流通过的物体或物质，从而把电能转化为热能或其它形式的能量，单位：欧姆，l电压：电位或电位差，单位：伏特，Vl电流：单位时间内通过电路上某一确定点的电荷数，单位：安培，Al电感：线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应的原因，线圈可产生电动势能，单位：亨利，Hl电容：一个充电的绝缘导电物体潜在具有的最大电荷率，单位：法拉，F22课程内容课程内容课程内容课程内容第一章第一章 无线通信的基本概念无线通信的基本概念第一章第一章 射频常用计算单位简介射频常用计算单位简介第三章第三章 射频常用概念辨析射频常用概念辨析第四章第四章 WLAN AP常见故障常见故障23第三
14、章第三章第三章第三章 射频基本概念辨析射频基本概念辨析射频基本概念辨析射频基本概念辨析l l第一节第一节第一节第一节 功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念l第二节第二节 噪声相关概念噪声相关概念l第三节第三节 线性相关概念线性相关概念l第四节第四节 传输线相关概念传输线相关概念l第五节第五节 下行通道射频指标下行通道射频指标l第六节第六节 上行通道射频指标上行通道射频指标 24功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念l信号的峰值功率、平均功率和峰均比信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络，而是如下面图形所示。峰值
15、功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态功率。通常概率取为0.01%。平均功率是系统输出的实际功率。在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比，如PAR=9.%,各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线（互补累积分布函数）。在概率为0.01%处的PAR，一般称为CREST因子。25功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念功率相关概念l增益（增益（dB） 解释：即放大倍数，单位可表示为分贝（dB）。l插损（插损（dB） 解释：当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减，单位用dB表示。 26第三章第三章第三章第三章 射频基本概念辨析射频基本概念辨析射频基本概念辨析
16、射频基本概念辨析l第一节第一节 功率相关概念功率相关概念l l第二节第二节第二节第二节 噪声相关概念噪声相关概念噪声相关概念噪声相关概念l第三节第三节 线性相关概念线性相关概念l第四节第四节 传输线相关概念传输线相关概念l第五节第五节 下行通道射频指标下行通道射频指标l第六节第六节 上行通道射频指标上行通道射频指标 27噪声相关概念噪声相关概念噪声相关概念噪声相关概念l噪声定义噪声定义噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类点频干扰不是算噪声）。常见的噪声有来自外部的天电噪声，汽车的点火噪声，来自系统内部的热噪声，晶体管等在工作时产生的散粒噪声，信号与噪声的互调产物。28噪声相关概念噪声相关概念噪声相关概念噪声相关概念l相位噪声相位噪声相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。理想的单音信号，在频域应为一脉冲，而实际的单音总有一定的频谱宽度，如下面所示。一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相
