前言

寫在開頭，成功的RF設(shè)計(jì)必須仔細(xì)注意整個(gè)設(shè)計(jì)過程中每個(gè)步驟及每個(gè)細(xì)節(jié)，這意味著必須在設(shè)計(jì)開始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃，并對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)的評(píng)估。由于網(wǎng)絡(luò)上面的資源比較分散、缺少針對(duì)性，同時(shí)為了避免設(shè)計(jì)筆記的丟失與遺忘，我會(huì)從網(wǎng)上以及各大供應(yīng)商網(wǎng)站整理一些射頻方面知識(shí)，便于自己查找。

一、認(rèn)識(shí)無線電波

無線電波以每秒三十萬公里的速度離開發(fā)射天線后，經(jīng)過不同的傳播路徑到達(dá)接收點(diǎn)。人們根據(jù)這些各具特點(diǎn)的傳播方式，把無線電波歸納為四種主要類型：

1、地波，這是沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波。

2、天波，也即電離層波。地球大氣層的高層存在著“電離層”。無線電波進(jìn)入電離層時(shí)其方向會(huì)發(fā)生改變，出現(xiàn)“折射”。因?yàn)殡婋x層折射效應(yīng)的積累，電波的入射方向會(huì)連續(xù)改變，最終會(huì)“拐”回地面，電離層如同一面鏡子會(huì)反射無線電波。我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無線電波稱為“天波”。

3、空間波，由發(fā)射天線直接到達(dá)接收點(diǎn)的電波，被稱為直射波。有一部分電波是通過地面或其它障礙物反射到達(dá)接收點(diǎn)的，被稱為反射波。直射波和反射波合稱為空間波。

4、散射波，當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時(shí)，無線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射，使一部分能量到達(dá)接收點(diǎn)，這就是散射波。在業(yè)余無線電通信中，運(yùn)用最多的是“天波”傳播方式，這是短波遠(yuǎn)距離通信的必要條件。空間波和散射波的運(yùn)用多見于超高頻通信，而地波傳播常見于低波段和近距離通信。

二、無線電波的傳輸

無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間交替變換，向前行進(jìn)，且電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向始終垂直于傳播方向。

三、射頻簡介

射頻，簡稱RF(Radio Frequency)，主要指發(fā)射的無線電波，多應(yīng)用于無線通信，是傳輸信息的載體。

四、頻率劃分與應(yīng)用

1、頻率是一種資源，類似于水、電、氣。頻率的使用受到嚴(yán)格管制，每個(gè)國家和地區(qū)明確規(guī)定不同頻段的用途。

2、 ISM頻段，指Industry(工業(yè))、 Science（科研）和Medical（醫(yī)療）頻段，可以不需要申請(qǐng)免費(fèi)使用，但最大發(fā)射功率有限制。每個(gè)國家的ISM頻段并不一樣， 2.4GHz為各國所共用的ISM頻段。在我國， ISM頻段有315MHz、 433MHz、 2.4GHz、5.8GHz等頻段。

五、常見的波段代號(hào)

六、無線電波傳輸特點(diǎn)

1、電波傳輸環(huán)境非常復(fù)雜。

• 當(dāng)電波傳輸時(shí)遇到比波長大很多的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射，反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面等光滑界面處。

• 當(dāng)電波的傳播路徑被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，電波會(huì)發(fā)生繞射。雖然電波 無法直接到達(dá)接收機(jī)的天線，接收機(jī)仍然可以接收到電波信號(hào)。

• 當(dāng)電波穿行的介質(zhì)中存在小于波長的物體時(shí)，并且單位體積內(nèi)阻擋物    個(gè)數(shù)還比較多時(shí)就會(huì)發(fā)生散射，散射產(chǎn)生于小物體、粗糙表面和不規(guī)則 物體等，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，樹葉、道路標(biāo)記和燈柱都會(huì)引起散射。

• 電波以直射方式（即所謂的視距方式）在低層大氣中傳播，由于低層大氣并非均勻介質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生折射和吸收現(xiàn)象。無線電臺(tái)收到的信號(hào)是多個(gè)直射波和反射波組成的多徑信號(hào)，多徑信號(hào)造成的結(jié)果是信號(hào)嚴(yán)重衰落，無線通信中必須克服它們所造成的影響。

2、電波傳輸環(huán)境不斷變化，通信的信道是變參信道。周圍的環(huán)境和地形不斷變化會(huì)引起電波傳輸環(huán)境變化。

3、傳播環(huán)境被電磁噪聲污染，比如汽車點(diǎn)火系統(tǒng)、工業(yè)電磁污染和蓬勃發(fā)展的廣播和無線通信。

4、低頻波長較長，穿透能力弱，路徑損耗小，繞射能力強(qiáng)，覆蓋面積大。高頻波長較短，穿透能力強(qiáng)，繞射能力差，覆蓋面積小。

七、無線電波傳輸損耗

無線電傳輸會(huì)產(chǎn)生三種不同的損耗：

1、路徑傳播損耗，又稱為衰耗，指電磁波在宏觀大范圍（即公里級(jí)）空間傳播所產(chǎn)生的損耗，反映了傳播在空間距離的接收信號(hào)電平的變化趨勢(shì)。計(jì)算公式：

L0=32.45dB+20lg(f)+20lg(D)-Gt(dB)-Gr(dB)

其中D傳播距離為Km；F發(fā)射頻率的單位為MHz；Gt是發(fā)射天線增益，單位為dB；Gr是接收天線增益，單位為dB。

2、大尺度衰落損耗：由于在電波傳播路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗，反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生損耗，一般遵從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，其變化率較慢又稱為大尺度衰落。

3、小尺度衰落損耗：主要是由于多徑傳播而產(chǎn)生的衰落，反映微觀小范圍內(nèi)數(shù)十波長量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，其變化率比慢衰耗快，又可以劃分為：空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落、時(shí)間選擇性衰落。選擇性是指在不同的空間、頻率、時(shí)間，其衰落特性是不一樣的。

八、多徑傳輸

電磁波經(jīng)不同路徑傳播后，各分量場(chǎng)到達(dá)接收端時(shí)間不同，按各自相位相互疊加而造成干擾，使得原來的信號(hào)失真，或者產(chǎn)生錯(cuò)誤。

接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值如果呈快速變化則稱為短期（快）衰落。短期衰落由多徑傳播和移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)所引起，所以也稱為多徑衰落。場(chǎng)強(qiáng)中值變化有兩種可能：

1、在多徑傳播中，假設(shè)有N個(gè)多徑信道， 它們之間彼此獨(dú)立，且沒有哪一個(gè)多徑占支配地位，即接收信號(hào)是多個(gè)反射信號(hào)的組合， 衰落很深。接收信號(hào)包絡(luò)的變化服從瑞利（Rayleigh）分布。

2、在接收的信號(hào)中，如果存在一個(gè)起支配作用的直射波，即未明顯受到衰落的影響，那么衰落較淺。接收信號(hào)包絡(luò)的變化服從賴斯（Ricean）分布。

九、多徑效應(yīng)之時(shí)延擴(kuò)展

在多徑傳播條件下，接收信號(hào)會(huì)產(chǎn)生時(shí)延擴(kuò)展。時(shí)延擴(kuò)展定義為最大傳輸時(shí)延和最傳輸時(shí)延的差值，即最后一個(gè)可分辨的時(shí)延信號(hào)和第一個(gè)時(shí)延信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差值。實(shí)際上就是脈沖展寬的時(shí)間。

沖擊響應(yīng)引入了一個(gè)評(píng)估由于衰落信道引起的時(shí)延擴(kuò)展的重要衰落參數(shù)， 描述了一個(gè)信道輸入脈沖（狄拉克脈沖， Dirac Pulse）在時(shí)間上的平均展寬。時(shí)延擴(kuò)展的計(jì)算實(shí)際上是標(biāo)準(zhǔn)方差的計(jì)算，其中傳播時(shí)延t作為隨機(jī)變量，而平均信號(hào)功率P則是t的概率密度函數(shù)。

時(shí)延擴(kuò)展的倒數(shù)是相干帶寬。衰落信道的沖擊響應(yīng)在時(shí)域上越寬，時(shí)延擴(kuò)展越大，相干帶寬則越小。當(dāng)時(shí)延擴(kuò)展大于傳輸信號(hào)的符號(hào)周期時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致符號(hào)間干擾(ISI) 。由于足夠大的ISI會(huì)明顯地限制無線信道的最大符號(hào)率， 表現(xiàn)出低通行為，其截止頻率約等于最大傳播時(shí)延的倒數(shù)。從另外一個(gè)角度看，當(dāng)發(fā)送信號(hào)的帶寬小于相干帶寬時(shí)，接收信號(hào)就會(huì)經(jīng)歷平坦衰落過程，即各頻率分量的衰落是相關(guān)的，衰落的波形不失真，反之，信號(hào)通過信道傳輸后各頻率分量的變化是不一致的，會(huì)引起波形失真， 這種衰落被分類為頻率選擇性衰落。

十、多徑效應(yīng)之多普勒效應(yīng)

從頻域上分析，不同路徑的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)相互干涉，造成接受信號(hào)相對(duì)發(fā)送信號(hào)產(chǎn)生頻移，我們稱之為多普勒效應(yīng)。接收信號(hào)頻率公式f=fc+fc*v/c*cosr，其中，fc為信號(hào)發(fā)送頻率，v為移動(dòng)臺(tái)速度，c為電磁波傳播速度，r為移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向與移動(dòng)臺(tái)和基站視向的夾角，多普勒頻移的計(jì)算公式為fd= fc*v/c*cosr。