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2/26/20201射频技术讲座（基础知识篇）主讲：蔡显华2/26/20202目录一、无线电波二、无线电收发机三、无线电波的频率与应用划分四、射频基本元器件五、常用的基本单位六、射频器件的焊接与静电防护知识七、射频仪器安全使用保护2/26/20203一、无线电波•无线电波是一种肉眼看不到，用手摸不着，但又确实存在的东西。•我们可以通过专用的接收设备方式来感觉到无线电波的存在，如：我们用收音机收听的广播、电视节目、手机打电话等。•无线电波传输速度是非常快的，达到30万公里/秒。•无线电波的传输方式：1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。2）天波，也即电离层波，无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。2/26/20204无线电波型2/26/20205无线电波的应用•声音：声音广播（比如：收音机的调幅和调频广播，航海、航空的语音电台等）•电话：移动电话（手机类）、卫星电话•电视：模拟电视信号、数字电视。•紧急服务：作用是提供给救援人员目标的精确位置，以便提供及时的救援。（GPS）•数据传输：数字微波传输设备、卫星、无线局域网等。•辨识：如RFID•导航：飞机、航海。•雷达、加热（如：微波炉）、动力（电磁炉、宇航动力）、天文学、其他的业余爱好。2/26/20206无线电收发机•发射机信号经过调制后放大，再通过天线向四周发身无线电波。2/26/20207•接收机用天线来接收周围的无线电波信号，再通过检波器把信号解调出来。2/26/20208•最简单的接收机2/26/20209无线电频率划分与应用•ELF（极低频）30~300Hz•VF（音频）300～3000Hz•VLF（甚低频）3~30KHz•LF（低频）30～300KHz•MF（中频）300~3000KHz•HF（高频）3~30MHz•VHF（甚高频）30~300MHz•UHF（特高频）300~3000MHz•SHF（超高频）3~30GHz•EHF（极高频）30~300GHz•亚毫米波300~3000GHz2/26/202010按波段划分•P波段0.23~1GHz•L波段1~2GHz•S波段2~4GHz•C波段4~8GHz•X波段8~12.5GHz•Ku波段12.5~18GHz•K波段18~26.5GHz•Ka波段26.5~40GHz•毫米波40~300GHz•亚毫米波300~3000GHz常见频段的应用•50~60Hz电源插座•2KHz人的嗓音•530KHz调幅广播•54MHz电视频道2（VHF）•88MHz调频广播•746MHz电视频道60（UHF）•824MHz蜂窝电话•1850MHzPCS电话•2400MHz无线局域网•2500MHzMMDS•4200MHz大碟形卫星天线•9000MHz机载雷达•11.7GHz小碟形卫星天线•28GHzLMDSWLAN(802.11a/b/g)•WLAN(802.11a)5.15~5.825GHz•WLAN(802.11b)2.41~2.497GHz2.41~2.462GHz(北美）2.412~2.472GHz（欧洲）2.471~2.497GHz（日本）•WLAN(802.11g)2.41~2.497GHz2.41~2.462GHz(北美）2.412~2.472GHz（欧洲）2.471~2.497GHz（日本）射频常用的基本器件•电容、电感射频用到的电容容量并不大，多数都是180pF（如我们公司产品射频部分多数都是0.5pF、1pF、4.7pF、10pF等等），和电容一样，电感的感量也不大，通常也是在nH级别，它们的封装不大于1210,而我们用得最多的是0603和0402两种封装。但是射频电路用的电容和电感与普通用的电容和电感不同，它们除了精度要求高之外，最主要的是要有很高的Q值。电容、电感•实物图放大管•放大管主要用来放大射频信号，它与电压、电流、频率、放大倍数、输入输出功率等有关。射频开关•射频开关用来控制转换射频信号的传输方式，通常是由电压的高低来控制的。滤波器•滤波器主要用来过滤频率，只允许有用的频率通过，滤除或衰减其他没用的频率。隔离器•主要用对信号输出进行隔离，它具有方向性，只允许信号通过，不许信号返回。射频天线•射频天线主要用于信号的发送和接收，是有方向性和角度的。它的种类很多，按用途可分为：通信天线、雷达天线、导航天线、电视天线、广播天线等；按工作频段可分为：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线。但不管它们怎么分，其作用和功能都是一样的。天线实物图常用的基本单位•dB就是分贝，即表示放大器放大的倍数，是一个表征相对值的值。下面是定义公式10×lg（输出功率/输入功率）在实际工作中我们只要了解它的定义就足够了，不需要过多的去弄清楚它，而我们所需要做的就是对它进行加加减减。•dBm就是射频信号功率单位，表示放大器输出的功率，是一个考征功率绝对值的值，公式：dBm=10logmW•dBm和W的对应关系表：•dBc也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。•通常是由频谱仪直接测量读数。•dBi和dBddBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。但是它们都是用于天线性能指标的。•例如：对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。•NF(Noisefigure)噪声系数，用来衡量LNA（低噪放）灵敏度的指标。噪声系数越小，接收灵敏度就越高，接收的距离就越远，相反，噪声系数越大，接收灵敏度就越差，距离就越短。•SNR信噪比，就是信号功率和噪声功率相除的结果。•EVM误差向量等级静电知识•我们都听说过静电，那到底什么是静电呢？•静电（Electrostatic）就是物体表面过剩或不足的静止电荷。静电是一种电能，它留存于物体表面：静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果：静电是通过电子或离子的转移而形成的。•静电是无处不在的，它会随着环境、空间和时间的转移而改变。•人体静电：人体对静电放电的感知电压约为3ＫＶ，这是我们市电电压的16.6倍，高得惊人。为何要静电防护•我们在工作中为什么要对静电进行防护？我们可以通过下面的一些基本知道进行说明。•静电作为一种电子存在于不同的时间和空间中，是摸不着看不到的。•我们现在用到的许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏。而射频器件由于工作比普通的器件频率要高得多，其内部构造非常的精密，只要稍有些不正常的操作，就极有可能导致自激烧坏。所以射频器件就会比普通的器件容易受静电击坏。•其实很多静电问题都是由于人们没有ESD（静电放电）意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑ESD会对电子产品造成损坏。但事实上这些怀疑只会带来更多、更大的元器件损害。静电损害•静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。•静电的基本物理特性对器件的影响：1．静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。2．静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)。3．静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。4．静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）•如果元件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小，如果元件轻微受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在使用时，才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大。静电损害的特点•隐蔽性：人体不能直接感知静电，除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉。•潜在性：有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。•随机性：电子元件什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性。•复杂性：静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效，分析起来非常复杂。如何有效控制ESD•静电是由于物体接触分离，甚至没有接触的感应等方式产生的，就连我们周围的空气也是由原子组成的，当这些空气流动时也会产生静电，可以说：在任何时间、任何地点都可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能的，但可以采取一些措施控制静电在不危害的程度之内。•控制人体静电（人体静电防护）（1）.使用防静电地面/防静电鞋/袜（静电从脚导到大地）（2）.佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地）（3）.拿取射频器件时尽可能的使用防静电的无感镊子，手尽可能的不与管脚接触。上述三项措施都是实用而有效的，应视不同的场合选择使用射频器件焊接•焊接前确保要做好防静电措施•器件拿取使用绝缘无感镊子•电烙铁外表金属要接地•保证器件的接地管脚已经完全接地•注意焊盘的位置，尽可能做到平整•焊好后注意清洁射频仪器使用保护•射频仪器属于贵重专业高档仪器，在使用时要非常小心。•加电使用前要让仪器金属外壳接上大地，防止静电和干扰。•电源要接触良好，不要出现打火现象。•测试射频电缆要拧紧，不能有松动。•产品功率输出超过20dBm时，仪器输入端要加上衰减器。•开机后要预热10分钟后再测，测试前要对仪器校准，保证测试数据准确。谢谢大家参与！