RF测试原理小结

《RF测试原理小结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RF测试原理小结（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、RF 测试原理小结本文旨在阐述RF测试项目的有关原理性知识，基本不涉及具体的测试方法，测试方法 请参照相关文档。首先学习射频离不开天线，要对天线知识有所了解。天线(antenna)是RF系统中最关键的零件，发送的时候它负责将线路中的电信号转化 为电波发射出去，接收的时候它负责将电波转化为电信号。根据洛伦兹定理，变化的电场会 产生磁场，因施加在天线上的电流不同，就会产生电波；当无线电波遇到天线时，电子就会 流入天线导体而产生电流。天线分为全向型和定向型两种。全向型天线收发所有方向的信号，定向性天线只收发天 线所指向方向上的信号，可以将能量传送到更远的距离，信号也比较清楚，实际上根本没有 真正意义

2、上的全向天线。天线的长度取决于频率：频率越高，天线越短。根据经验，一般的简易型天线为其波长 的一般。波长和频率的计算公式是：九=f (其中c = 3xlO8m/s)，例如使用830KHz的调 幅广播电台，其电波的波长约为360米，因此必须使用约180米的大型天线。当然天线工程 师可以运用一些技巧，进一步缩短天线，甚至可以做到随身携带的程度。一般在天线的前端还会有个功率放大器PA(power amplifier),其实将功率提升到做大功 率后发送。然后具体了解RF测试中各个参数的含义及其影响因素。一、调制带宽：调制子载波占用的频带宽度，有20MHz (llb/g)和40MHz (lln)的，我们

3、从频谱模板 的波形中也可以看出来。二、EVM： Error Vector Magnitude,误差矢量幅度：其是调制后的射频信号与理想原始信号的矢量差，反映了调制的精度，是衡量信号质量 的重要参数。原理上是接收到的码片信号，经过解调、解扰、解扩之后，再重复一遍发 射端点的过程，即调制、加扰、扩频，然后再拿这个码矢量信号与接收到的矢量信号做 矢量差，将其做统计平均，即为 EVM 值。 EVM 越大，说明信号受到的干扰越大，接 收到的信号质量越差；反之，干扰小，接收到的信号质量就好。EVM 有幅度偏差、频率偏差、相位偏差之分。功率放大器的非线性失真影响幅度偏差， I/Q 信号同步影响相位偏差，本振

4、的噪声和电源噪声影响频率偏差，影响EVM因素主要有功率放大器的非线性失真、噪声、以及供电环境。EVM标准有IEEE标准和一些国家电信的标准，下面列出IEEE的标准供参考。EVM数据速率(Mbps)EVM(dB)6-59-812-1018-1324-1636-1948-2254-25三、调制速率： 调制传送基带信号所用的码流率，它反映在被调子载波变化的快慢上，有 6Mbps、12 Mbps、18 Mbps、24 Mbps、36 Mbps四、发射功率：有天线口发射功率（PA输出功率减去线损，尽量减少线损）和空口发射功率（用等效 全向发射功率 EIRP 描述，天线口发射功率+天线增益）之分，用功率谱

5、密度描述，取 RMS 值衡量。五、频率偏移：Frequency Error 指发射信道中心频率的偏差，其反映了中心频率的精度，一般取决于本振的精度，可以 通过调整本振的匹配电容来纠正偏差。其中lib：要求频率偏移在土25ppm以内；lla/g： 要求频率偏移在土20ppm以内。六、接收灵敏度： 指接收机能解调的最小信号电平，就是信号的最小功率值，换句话说就是在保证所要求 的误比特率的情况下，接收机所需要的最小输入功率。一般我们用误码率来衡量接收灵 敏度，而不能用直接进入接收通道的信号来衡量，因为在满足一定的信噪比SNR的情 况下，非常小的信号都可以解调，而当伴随信号的噪声和接收通道的噪声增加时

6、，此时 信噪比就会下降，误码率迅速增加。一般情况下要求误码率在百分之十左右，测试的时候要求发1000个包，11b时接收到 920以上，11g/n接收900个包以上时的最小信号功率，就是要测量的接收灵敏度。 从下面接收灵敏度IEEE标准中可以看出，当数据率越高，接收器所接收到的信号就越 容易被损毁，接收灵敏度要求的功率电平就越大。11b数据速率（Mbps）接收机门限电平（dbm）1-2-5.5-11-7611g数据速率（Mbps）接收机门限电平（dbm）6-829-8112-7918-7724-7436-7048-6654-6511n 20M数据速率(Mbps)接收机门限电平(dbm)MCS0-

7、80MCS1-77MCS2-75MCS3-72MCS4-68MCS5-64MCS6-63MCS7-6211n 40M数据速率(Mbps)接收机门限电平(dbm)MCS0-77MCS1-74MCS2-72MCS3-69MCS4-65MCS5-61MCS6-60MCS7-59七、最大接收电平是接收机能解调的最大信号电平，由于接收机前端有低噪放LNA,其工作点电平受限，过 大的信号会导致其饱和，形成信号阻塞。八、频谱模板 Spectrum Mask 其描述了发射信号的频谱分布，反映了信号能量的集中范围，如果带外的能量多的话，会影 响到相邻信道的通信，一般用包含被调制信道的调制带宽及其信道外的电平分布

8、来衡量。 功率放大器PA的非线性失真和匹配都会影响到频谱模板，可能会超出其范围。如果能够很 好的控制相位噪声，比如预失真处理能够很好的降低带外噪声，同时提高EVM都会保证频 谱模板的要求。九、功率平坦度 Spectral Flatness 反映信号子载波的功率变化，它测量每个子载波的平均功率对所有子载波的平均功率的偏 移。lib没有平坦度，是因为其采用的调制方式时单载波调制，llg/n采用的是OFDM调制 方式。十、星座图星座图反映了各个速率时采用的调制方式、编码率、EVM等信息。 测试的过程中，我们可以看到不同速率下的星座图，接收信号的范围集中说明信号的质量就 比较好，越是发散，说明信号的质

9、量越差。各种调制方式的星座图如下：-? 1OXI 101川 ii ii吃 El l|iKi oiii040 ! IGOOD ilCM刚0（盼ii-i10*101Lnnuiimnkiai diii1 亦 I.MIIDMU)icxloolliMlnlmna1 /illi i* I ILI io*mL :I *IKJll*H .1*11 I l*L0 lh01*01k q ql qSJq01*11 (hlo f r01扁Id VO-91()1Ot)_ I -NS各种调制方式分别承载的数据位数为:BPSK： lbit/symbol； QPSK： 2bits/symbol； 16QAM： 4bits/s

10、ymbol； 64QAM： 6bits/symbol。模拟调制方式有三种：调幅、调频、调相，就是载波随着调制信号的幅度、频率或相位 的变化而变化，这样载波就承载了调制信号的信息，此时的信号成为已调信号，传入发信机 发送出去。与之相对应的数字调制方式也有三种：振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键 控 PSK。802.11中常用的调制方式是差分相位调制DPSK，而不是绝对相位调制PSK，因为PSK 对通信收发双方的同步性能要求很高，一旦同步被波坏，就难以恢复原有信号，导致相位颠 倒，称为“倒兀现象”而DPSK是利用相邻载波的相位差就可以避免此问题的发生。BPSK用前后载波的相位差为0时表示符号0

11、,相差为半个周期兀时表示符号1；因BPSK 只能编码一个位，可以采用一种差分正交相移键控DQPSK编码两个位，即是采用一个基波 与三个偏移波，每个波偏移1/4个周期，如用相移兀/2表示符号01,相移0表示符号00， 相移兀表示符号11,相移3兀/2表示符号10,当然也可以用上面QPSK图中的四个正交的 相位兀/4，3兀/4，5兀/4，7兀/4来表示。802.11还采用正交调幅QAM技术来传送数目，能够承载更多的比特数，以此来提高调 制的速率。QAM是在单一载波上编码数据，该载波有同相信号I和落后其1/4周期的正交 信号组成，当两种信号被限定在一组特定的电平时，就形成了所谓的星座图 conste

12、llation。 星座图描绘了同乡和正交型号的可能值，星座图中的每个点代表一种符号symbol，每个符 号代表特定的位置，如上面图中所示。需要注意的是，QAM前面的数值表示总共的符号个 数，其实每个符号的 2 的乘幂数，可以算出每个符号代表的比特数，比图 64-QAM 就是每 个符号代表6bits信息，256-QAM就是每个符号代表8bits信息。要提高数据的速率，只要使用点数更多的星座图即可，不过数据率提高，就要求接收信 号的质量要足够好，否则就难以区分星座图中的相邻点。如果距离太近，每个信号可以接收 的误差范围就会缩小。下面详细了解下 802.11 各个标准的编码和调制细节。802.11b

13、Data RateSpreading/CodingModulationSymbol RateChip Rate1Mbps11 chip Barker codeDBPSK1Msps11Mcps2Mbps11 chip Barker codeDQPSK1Msps11Mcps5.5MbpsCCKDQPSK1.375Msps11Mcps11MbpsCCKDQPSK1.375Msps11Mcps802.11b直接序列扩频PHY采用每秒1100万的碎片率，其将碎片流划分为一系列的11 位的贝克码Barker word，每秒传送100万个Barker word。每个word根据所使用的1.0Mbps 还是2Mbps的数据率，分别编码1或2个比特。为了达到更高的传输速率，就要求每个word编码更多的字节，802.11采用了一种叫做 补码键控CCK (Complementary code keying)的方式，就是将碎片流划分为一系列的由8个 位构成的码符号，因此每秒要传送 137.5 万个码符号。 CCK 采用复杂的数学转换函数，可 以使用若干这8bit序列在每个码字中编码4或8个位是吞吐量达到5.5Mbps和11Mbps。注意一点的是： CCK 方式所采用的扩频码是由数据本身经过函数推演得