系列III_面试题_射频_微波工程_电磁场相关.pdf

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 5dBm 1 PHS Personal Handy phone System 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 Code Division Multiple Access 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 Wireless Local Area Network 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 Global System for Mobile Communications 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 3rd Generation 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 Radio Frequency 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 12 coscosx tAtAt 在输出信号中 除了基波分量 1 2 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 mnm n 当 m 和 n 不为 0 时所对应的频率分量相当于基波分量 1 2 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 12 2 21 2 其中重点考虑的是 12 2 和 21 2 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 0 0 0 L in L ZjZ tg d ZdZ ZjZ tg d 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 00 00 LL jj LL LL LL ZZZZ ee ZZZZ 1 1 L L VSWR 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 复平面上的 两簇相互正交的圆 并同 复平面上的 极坐标等值线簇 常数 1 和 常数 套印在一起而得到的阻抗圆图 j jd reim z dr djx dz e ddjdd e a 复平面上的反射系数圆 b 复平面上的归一化阻抗圆 22 2 22 2 1 11 11 1 reim reim r rr xx 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 2 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 reflection coefficient 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 V IV Vd dd Vd Id ddd Id 计算公式 0 0 in in ZdZ d ZdZ 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 2 1 10lg10lg20lg r P L P 4 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 max min V V 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 0G ZZ 时 它是负载不匹配 0L ZZ 引起的负载中功率减少的量度 即 0 0 2 1 10lg10lg 1 L L LZ Z R LZ ZL P L P 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 1221 11 22 1 L in L S S S S 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