系列III_面试题_射频_微波工程_电磁场相关

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目录:dBm;dBi和dBd;dB;dBc的区别?1.dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。2.dBi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。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;0dBd=2.15dBi。3.dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)。1)如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6d。2)如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2dB。4.有时也会看到dBc,它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。1dBm+1dBm=4dBm;1dBm+2dBm=4.5dBm;1dBm+0dBm=3.5dBm1.PHS(PersonalHandy-phoneSystem):PHS是日本开发的网络系统,日本人称之为“个人手持电话系统”。国内小灵通部署了PHS网络!2.CDMA(CodeDivisionMultipleAccess):又称码分多址,CDMA被认为是第3代移动通信技术的首选,目前的标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。CDMA2000是在CDMA框架下的一个技术标准。国内电信部署了CDMA网络!3.WLAN(WirelessLocalAreaNetwork):无线局域网的英文缩写,它的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来,而是通过无线的方式与网络连接。4.GSM:全球移动通信系统(GlobalSystemforMobileCommunications)。是当前应用最为广泛的移动电话标准,第二代(2G)移动电话系统。5.3G,全称为3rdGeneration,中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机(2G)便增加了接收数据的功能,如接受电子邮件或网页;第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。-------------------------------------------------天线---------------------------------------------------------------------------------------------射频、微波---------------------------------------------射频的定义在电子通信领域,信号所采用的传输方式和信号的传输特性是由工作频率决定的。射频:目前射频(RadioFrequency)没有一个严格的频率范围定义,广义的说,可以向外辐射电磁信号的频率称为射频;而在电路设计中,当频率较高,电路尺寸可以与波长相比拟时,电路可以称之为射频电路。一般认为,当频率高于30MHz时电路的设计就需考虑射频电路理论;而射频电路理论的典型频段为几百MHz至4GHz,在这个频率范围内,电路需要考虑分布参数的影响,低频的基尔霍夫定律不在使用。微波(300M-300G):当频率高于4GHz时,电路常采用微波电路的设计方法。微波的低频段与射频电路相重合,目前射频频率与微波频率之间没有定义出明确的频率分界点。微波电路设计需要用到的场的模式理论以及TE和TM传输线,超出了射频电路理论的范畴。三阶交调:是指发射系统中各种无源器件的非线性特性引起的。在大功率、多信道系统中,这些无源器件的非线性会产生相对于工作频率的更高次谐波,这些谐波与工作频率混合会产生一组新的频率。使有效传输信号发生畸变,产生噪声和杂波,影响正常通信。互调:如果输入信号为两个幅度相等、频率间隔很小的余弦波,表示为()12coscosxtAtAtωω=+在输出信号中,除了基波分量1ω、2ω和它们的谐波外,还包含了各种组合频率分量,输出信号的频率分量可以表示为12,,mnmnωωω=+=−∞→+∞当m和n不为0时所对应的频率分量相当于基波分量1ω、2ω相互调制而产生,因此称互调分量。由三次失真引起的互调分量成为三次互调分量,对应的频率为122ωω±,212ωω±,其中重点考虑的是122ωω−和212ωω−,因为它们就在基波分量附近。区别:1)交调失真是一种幅度失真,互调失真是属于频谱失真。2)交调失真的频率是不改变的,互调失真则是差频或和频形成的!预防措施(合路器设计过程中):较深的谐振器且不要加载太重;倒角;交叉耦合位置;腔体中调谐螺钉要短;洁净;良好的银队曾(厚度在6um以上,大于趋附深度);确保良好的接触;结构中不要有焊锡(避免直接耦合)。阶梯阻抗与渐变阻抗应用背景:接于不同数值的源阻抗与负载阻抗之间,使两者相互匹配,以保证最大功率传输。在微波电路中这两种情况是很多的。例如,不同传输线间的联接,不同元件间的联接,各种有源器件与外电路间的耦合,各种天线与馈线间的联接,都需要考虑阻抗匹配问题,常常要求有性能良好的匹配网络。根据待匹配负载的性质,阻抗匹配网路可以分成三类:一类是匹配纯电阻负载间的匹配网络,这种网路统称为阻抗变换器,这种匹配都是无反射匹配;另一类是匹配具有电抗性负载(阻抗是复数)间的阻抗匹配网络,通常采用共轭匹配,以期获得最大功率输出;还有一类是匹配负阻与正阻负载间的阻抗匹配网络,实际上它是一种耦合电路,以期获得一定的功率增益。应用阻抗匹配网络来使信号源内阻抗与负载阻抗相匹配时,通常负载阻抗是个纯电阻,而源阻抗或者是个复数,或者是纯电阻。在两者都是恒定纯电阻的情况下,匹配带宽不受限制;在源阻抗为负数时,匹配带宽就要受到一定限制。1.1/4波长阶梯阻抗变换器2.渐变线阻抗变换器区别:在多节1/4波长阶梯阻抗变换器中,阻抗的变化时考不连续性阶梯来完成,这些阶梯不连续性的影响,在设计时必须加以修正,才能达到良好的匹配。但这些修正常常是在较窄的频段范围内进行,不能保证宽频带的应用。一种改进办法就是采用连续渐变线来代替不连续性阶梯,以避免阶梯连续性的影响,达到宽带匹配。史密斯圆图无耗传输线的问题主要围绕下面3个式子展开:()000LinLZjZtgdZdZZjZtgdββ+=+(传输线上任意一点d的阻抗可看成由d处向负载看去的输入阻抗)0000LLjjLLLLLLZZZZeeZZZZφφ−−Γ===Γ++11LLVSWR+Γ=−Γ史密斯圆图:简化阻抗和匹配问题的一套阻抗曲线图。通过双线性变化,将z复平面上的r=常数(≥0)和x=常数的两簇相互正交的曲线分别变换成Γ复平面上的两簇相互正交的圆,并同Γ复平面上的Γ极坐标等值线簇Γ=常数(≤1)和φ=常数()ππ−,套印在一起而得到的阻抗圆图。()()()()()()()()jjdreimzdrdjxdzeddjddeθφ=+=Γ=Γ+Γ=Γa)Γ复平面上的反射系数圆b)Γ复平面上的归一化阻抗圆()222222111111Γ−+Γ=++Γ−+Γ−=reimreimrrrxx史密斯圆图的几个特征:1)阻抗圆图上半圆内的归一化阻抗为r+jx,其电抗为感抗;阻抗圆图下半圆内的归一化阻抗为r-jx,其电抗为容抗。2)短路点(-1,0);开路点(1,0);匹配点(0,0)3)d增加是从负载移向信号源,在圆图上应顺时针方向旋转;d减小是从信号源向负载移动,在圆图上反时针旋转;圆图上旋转一周为/2λ。反射系数、S11、回波损耗、电压驻波比参数的意义及区别?1)传输线上某点的反射系数(reflectioncoefficient)定义为该点的反射波电压(或电流)与该点的入射波电压(或电流)之比。定义:()()()()()()()()()VIVVdddVdIddddId−+−+Γ==ΓΓ==−Γ=−Γ计算公式:()()()00ininZdZdZdZ−Γ=−2)S11:端口2匹配时,端口1的反射系数。3)回波损耗:表示信号反射性能的参数。定义为:10log(入射功率/反射功率)。通常在输入和输出都进行规定。2110lg10lg20lgrPLP+−===−ΓΓ4)驻波比:定义为传输线上相邻的波腹和波谷的电压振幅之比。即maxminVVρ=共同点:都是描述阻抗匹配好坏程度的参数。5)反射损耗概念一般仅用于信源匹配(0GZZ=)时。它是负载不匹配(0LZZ≠)引起的负载中功率减少的量度,即002110lg10lg1LLLZZRLZZLPLP=≠==−Γ区别:回波损耗从功率的角度看待问题;电压驻波比的原始定义域传输线有关,将两个网络连接在一起,虽然我们能够计算出连接之后电压驻波比的值,但实际上,但实际上如果这里没有传输线,根本不会存在驻波。因此我们可以认为电压驻波比实际上是反射系数的另一种表达方式;122111221ΓΓ=+−ΓLinLSSSS矢网与标网的区别?顾名思义,矢量就是复数形式,标量是实数范围。体现在网分上,矢量多了相角,有了实部虚部,而标量只能测反射系数的模。阻抗匹配阻抗匹配的分类:1.负载与传输线的匹配,目的是使负载无反射;条件是L0Z=Z2.信号源与传输线之间的阻抗匹配,分两种情况:1)信号源与负载线的匹配,目的是使信号源端无反射;条件是inGZZ=!微波有源电路多属这种情况。2)信号源的共轭匹配,目的是使信号源的功率输出最大,条件是使inGZZ∗=负载阻抗匹配的方法:1.集总元件L节匹配网络2.1/4波长变换器3.支节调配器1)单支节调配器2)双支节调配器4.渐变线

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