為何需要重新定義“射頻”
“射頻”一詞常被簡(jiǎn)化為“MHz 至 GHz 的電磁頻譜”。然而,工程實(shí)踐里只要出現(xiàn)分布參數(shù)效應(yīng)——即波長(zhǎng)可與電路尺寸比擬——就應(yīng)歸入射頻范疇。因此,與其糾結(jié)頻率邊界,不如關(guān)注七類現(xiàn)象:相移、電抗損耗、能量泄漏、本底噪聲、輻射、反射、非線性。具備其中任意一項(xiàng),即可視為射頻鏈路問題。
典型射頻鏈路的構(gòu)成
一條常見鏈路由天線、濾波器、低噪聲放大器、混頻器、可變?cè)鲆娣糯笃?/u>、ADC 依次連接。分布式模型取代集總模型,以計(jì)入沿線的相位累積。
描述網(wǎng)絡(luò)行為的核心工具——S 矩陣
把每個(gè)模塊看作黑盒端口網(wǎng)絡(luò),通過散射參數(shù)即可量化能量流動(dòng)。
? S21:端口1→端口2 的傳輸系數(shù),取對(duì)數(shù)后得到增益或插入損耗。
? S11、S22:端口反射系數(shù),換算為回波損耗,便于評(píng)估匹配質(zhì)量。
頻率相關(guān)指標(biāo)
3 dB 帶寬:功率下降一半的頻率區(qū)間,用于衡量模擬前端。
瞬時(shí)帶寬:無需重調(diào)本振即可連續(xù)處理的寬度,決定系統(tǒng)敏捷度。
占用帶寬:信號(hào)功率占總量 99 % 的頻帶,直接影響法規(guī)測(cè)試。
分辨率帶寬:頻譜儀能分辨的最小頻率差,用于鄰道泄漏測(cè)試。
線性動(dòng)態(tài)范圍與壓縮點(diǎn)
OP1 dB:增益較線性區(qū)下降 1 dB 時(shí)的輸出功率,是功放選型的上限。
飽和功率 PSAT:通常比 OP1 dB 高 2–3 dB,為系統(tǒng)余量提供參考。
非線性產(chǎn)物
當(dāng)輸入功率升高,器件產(chǎn)生諧波及交調(diào)分量。
? 二階交調(diào) IM2:f1 ± f2,對(duì)寬帶系統(tǒng)影響顯著。
? 三階交調(diào) IM3:2f1 – f2、2f2 – f1,靠近工作頻帶,難以濾除。
IP2、IP3:將基波與雜散外推至同功率點(diǎn)的虛擬量,數(shù)值越高,線性度越好。
噪聲特性
噪聲系數(shù) NF:輸入/輸出信噪比之比的對(duì)數(shù)。
級(jí)聯(lián)噪聲:按 Friis 公式,前兩級(jí)貢獻(xiàn)最大,接收機(jī)前端必須優(yōu)先優(yōu)化。
相位噪聲:偏離載波 f_offset 處的噪聲功率密度,直接影響鄰道抑制。
抖動(dòng):時(shí)域等效表達(dá),數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器更關(guān)注這一指標(biāo)。
動(dòng)態(tài)范圍與靈敏度
? 線性動(dòng)態(tài)范圍 LDR:噪聲底至 OP1 dB 的區(qū)間。
? 無雜散動(dòng)態(tài)范圍 SFDR:噪聲底至 IM3 等于噪底的點(diǎn),反映大信號(hào)抑制能力。
? 靈敏度:在給定帶寬與最小解調(diào)信噪比條件下,可識(shí)別的最低輸入功率。
誤差向量與系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證
調(diào)制域內(nèi)常用誤差向量幅度 EVM 評(píng)估信號(hào)質(zhì)量。相位噪聲、非線性、群時(shí)延畸變都會(huì)抬高 EVM,進(jìn)而抬升誤碼率 BER。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí),應(yīng)在最大增益、最小增益兩種極端狀態(tài)下分別測(cè)試。
射頻鏈路設(shè)計(jì)并非單純追求高增益或低噪聲,而是要在增益、帶寬、線性度、噪聲、功耗、成本之間取得平衡。掌握上述指標(biāo)后,即可按目標(biāo)應(yīng)用快速分解規(guī)格,并在仿真與實(shí)測(cè)中閉環(huán)迭代。
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原文標(biāo)題:射頻鏈技術(shù)速讀:指標(biāo)、參數(shù)與實(shí)測(cè)要點(diǎn)
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