射频与无线技术入门 读书记录

2023-11-10

一、基础概念

无线系统框图

 

瓦特W:功率测量单位

能量:功率*时间 如100W的灯泡亮了2小时;能量就是100w*2,就是200W*H的能量;

波段:使用字母表示一定范围的频率

载波:载波只能使用模拟信号,在这个模拟信号上承载模拟或者数字信息信号;

调制;把信息叠加到载波上的过程;

 

二、射频行为

放大器:出来的信号大于进去的信号;因此是有源器件;

出来的信号小于进去的信号,剩余部分的能量转换为热量,损耗越多,就越热;因此无源器件对功率处理能力是非常重要;

如果输出信号增益是出入的10倍,则方法七增益为10;两个放大器串联是乘数关系;

 

分贝(dB):

输出信号可能是输入信号的十几亿倍,因此引入分贝机制为了把大数的乘除法变成小数的加减法;

10*lg(输出功率/输入功率)

 

输出信号是输入的100倍;该放大器的增益为100;10*lg100=20dB;

+10dB 相当于放大10倍;

带宽:描述频率范围的方法;等于最高频率和最低频率的差值;如75MHZ—125MHZ 带宽为50MHZ

倍频指2倍方法;十倍频 指十倍放大;

 

信号的行为:

趋肤效应:信号只能在物体的表明,无法进入内部;

自由空间损耗:空间越远,接受的信号越小;

吸收:空间上的任何东西都会使信号发生变化,是信号变小和方向改变;

吸收例子:微波炉辐射信号被水吸收,信号变得越来越小 水越来越热;

反射:射频信号预见水被完全吸收;混凝土部分反射;金属全部反射;

 

匹配:是让信号从一个导体或者器件传输到另外一个不会损失太多;

 

三、射频硬件

基本系统框架

 

 

天线:把电信号转换成无线波或者把无线波转换成电信号;天线分为有源和无源

天线的大小和形状依赖于:

1天线处理的频率越低,天线越大;广播站530khz 天线几百米高;手机900MHZ 天线仅6in

2无线电波传输的方向,全向天线是360度;定向天线 向某个固定方向;

3 功率,功率越大 天线规模越大;

 

天线如何工作:

天线承载的射频信号波长与天线长度相近时,天线开始辐射能量;

天线性能

天线方向图

 

放大器:

放大射频信号,信号越大,输出功率越大,传输越远;dBm表示功率;例如 30dBm表示比1mW大30dB(1000倍),也就是1W;

 

滤波器:

根据频率来选择接受或者发送某个频率;

混频器:

改变信号的频率,但是保持其他属性不变;

 

信源(振荡器)

输出固定正弦波的有源器件;是射频的根源,就是输出载波;

 

四、其他器件

开关:开关控制

衰减器(反放大器):衰减信号

耦合器:对射频信号进行采样,采出样本后进行分析并通知后级处理;

循环器:

隔离器:

变换器:匹配射频信号使用

移相器和相位检测器

调制的时候会使用到

 

五、电路和信号

调制:

信息信号叠加到载波信号上,完成这个叠加的设备较调制器;

调制的类型:

幅度调制AM、相位调制PM、频率调制FM;

 

幅度调制:

改变载波的幅值,来承载发送信息;容易受到信号干扰而失真;

模拟调幅和数字调幅BASK;

模拟调幅就是把模拟信号调制到载波信号上;

BASK是将数字信号叠加到载波上,因为是区分高低电平,所以抗干扰能力强;

 

频率调制:

FM 模拟信号的叠加

FSK 数字信号的叠加;使用不同的频率代表不同0 1

 

 

相位调制

通过不同的相位代表 0 1

调制类型有

六、传统技术

广播,一对多系统

雷达,探测物体

卫星,

GPS,

 

七、移动电话

蜂窝技术,每个小区中央有一个天线,覆盖整个小区,通过六边形表示,因此叫做蜂窝;

 

在有限的带宽情况下,支持最多的通话路径,因此出现了如下的技术:

FDMA 频分多址、TDMA 时分多址、CDMA码分多址;

 

FDMA 就是把一个频段划分为多个信道,一个信道完成一路连接;

TDMA 相当于分时复用,类似于cpu的多进程切换

CDMA 使用扩频技术;为每个信号标记了唯一的目的地址,因此在同一频带和同一时间可以共存;

这个扩频调制是在RF调制之前完成的;先把信息通过PN吗处理后,变成高频信号然后叠加到载波上;

八、无线新领域

Wifi

蓝牙

蓝牙在2.4Ghz频段上工作;每秒改变频率1600次,更高的跳变次数增强了抗干扰能力,但是速率受到限制;

IrDa 红外

RFID

只是一个简单的无线系统,只有2个元器件,用于控制 检测跟踪物体;

RFID系统分为有源和无源;有源的应答器上有电池;无源的应答器通过磁感应获取能量完成工作;

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