中级射频知识

射频知识一、噪声及底噪相关噪声系数定义为sourceinputtoduepowernoiseoutputpowernoiseoutputtotalF其中的F称为NoiseFactor，它的dB值称为NoiseFigure或NF，NF=10logF。上式值得我们进行更仔细的分析，这里总的噪声输出功率可分为两部分，即信号源和系统自身的噪声。通信系统中通常认为信号源噪声是由其内阻RS引起的，在匹配的情况下，系统输入噪声功率为KTB，如果系统功率增益为G，那么总的输出噪声功率为：Nout,total=KTB*G+Nout,systemNout,total=F*KTB*G，于是系统自身的输出噪声功率为：Nout,system=(F–1)*KTB*G常温时，系统总的输出噪声功率为：NoiseLevel[dBm]=-174dBm/Hz+10logBW[Hz]+NF[dB]+Gain[dB]噪声系数另一个比较直观的定义为系统输入信噪功率比与输出信噪功率比的比值。SNRoutSNRinF无源有耗网络的噪声系数设无源四端网络输入端的信号源内阻为Rs，网络输出电阻为Ro，在网络输入、输出端均匹配的条件下插入损耗为L。网络输入端噪声是由Rs产生，其额定功率为NiA，网络输出端噪声是由Ro产生，其额定功率为NoA。LFGp1NiA*GpNoAPo/NoAPi/NiA其中无源网络的功率增益的倒数就等于它的插入损耗，无源有耗网络的噪声系数为其插入损耗值。在实际应用中，常常会遇到多级系统级联的情况，这时需要根据各级系统的增益和噪声系数计算总的噪声系数。F=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1G2)NF=10logF由级联系统噪声系数的计算公式可知，前级的噪声系数和增益是影响整体噪声系数的关键，而最后一级增益的增益Gn可以忽略。所以影响直放站系统噪声系数的主要参数有前级连接器（如避雷器、各种转接头等）和双工器的插损，低噪放的增益和噪声系数。级联系统噪声功率为：NoiseLevel[dBm]=-174dBm/Hz+10logBW[Hz]+NFS[dB]+GainS[dB]例1：设一个级联系统，第1级系统噪声系数为3.5dB，增益为30dB，第2级系统噪声系数为25dB，增益为10dB，第3级系统噪声系数为10dB，增益为40dB，系统带宽为10MHz。级联系统的增益、噪声系数和输出噪声功率各为多少？级联系统的增益G[dB]=G1[dB]+G2[dB]+G3[dB]=30dB+10dB+40dB=80dB级联系统噪声系数F=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1G2)）（10/][10/][10/10/][10/10/32322110*101101011010log10dBGdBGNFdBGNFNFNF可得例1中级联系统的噪声系统为4.07dB。NoiseLevel[dBm]=-174dBm/Hz+10logBW[Hz]+NFS[dB]+GainS[dB]根据上式，级联系统输出噪声功率为-19.93dBm。在实际应用中，还可能会遇到多级系统星型连接的情况，这时系统噪声功率等于各通路噪声功率之和。各通路噪声功率仍按照单设备噪声功率计算。G1，F1ING2，F2G3，F3ININOUT例2：设一个星型连接的合路系统，第1路系统的噪声系统为3dB，增益为20dB，第2路系统的噪声系数5dB，增益为20dB，第3路系统的噪声系数为8dB，增益为18dB，系统带宽为10MHz。合路系统输出噪声功率为多少？NoiseLevel[dBm]=-174dBm/Hz+10logBW[Hz]+NF[dB]+Gain[dB]根据上式，第1路系统输出噪声功率为-81dBm；第2路系统输出噪声功率为-79dBm；第3路系统输出噪声功率为-78dBm；合路系统输出噪声功率＝-81dBm+（-79dBm）+（-78dBm）＝-74.4dBm二、自由空间（各向同性，无吸收，电导率为零的均匀介质）损耗公式L=32.4+20lgf(MHz)+20lgd(km)上式与距离d成反比，当d增加一倍，自由空间路径损耗增加6dB，三、香农公式四、时间前置五、传输线理论Smith圆图1、直角坐标系的虚轴映射为Smith圆图中半径为1的圆，该圆代表反射系数模值为12、归一化阻抗1位于该圆的中心，同时代表的反射系数为03、Smith圆图的圆代表恒定电阻R，圆弧代表恒定电抗X4、Smith圆图左顶点代表短路，右顶点代表开路5、上半部分代表感抗，下半部分代表容抗6、以归一化阻抗1为圆心的圆代表反射系数模值。六、S参数