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嘉峪檢測網 2025-03-14 11:17
1，功率相關的指標
(1) 輸出功率（Output Power）
輸出功率是指射頻器件（如放大器、發射機）輸出的信號功率，常用的單位是dBm和W（瓦特）
輸出功率決定信號傳輸距離和覆蓋范圍。例如，基站發射功率通常為40-50 dBm（10W-100 W）。
(2) 增益（Gain）
增益是指射頻器件器件輸出功率與輸入功率的比值（單位為dB），公式如下：
增益是衡量放大器、天線等器件的信號放大能力能力的一個參量，例如，低噪聲放大器（LNA）的增益可達20-30 dB。
(3) 效率（Efficiency）
射頻器件的效率是指輸出功率與輸入直流功率的比值（通常以百分比表示）。公式如下：
效率反映功率轉換效率，對電池供電設備（如手機）尤為重要。例如典型PA效率為30%-70%。
2，信號質量相關指標
(1) 噪聲系數（Noise Figure, NF）
噪聲系數是衡量信號經過一個系統或網絡后信噪比惡化程度的指標。具體來說，噪聲系數定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值，通常用dB表示。公式如下：
噪聲系數表征了信號通過系統后，系統內部噪聲導致信噪比惡化的程度。理想情況下，如果系統是無噪的，輸入和輸出的信噪比相等，噪聲系數為1（或0 dB）。實際系統中，噪聲系數總是大于1。低噪聲系數是接收機靈敏度的關鍵，如LNA的NF需低于2 dB。
(2) 相位噪聲（Phase Noise）
相位噪聲是描述信號相位隨機波動程度的指標，它反映了信號在理想頻率附近的不穩定性。相位噪聲通常由電子設備內的熱噪聲、閃爍噪聲、散粒噪聲等多種隨機過程引起。在頻域中，相位噪聲表現為信號頻譜的擴展，即在理想頻率周圍出現連續的噪聲譜。相位噪聲的單位是dBc/Hz。
相位噪聲會導致信號調制失真，影響通信系統的誤碼率（BER），降低通信質量，例如振蕩器的相位噪聲在1 kHz偏移處需低于-100 dBc/Hz。
(3) 諧波失真（Harmonic Distortion）
諧波失真是指信號在通過非線性系統時，產生的諧波分量對原始信號的失真程度。具體來說，諧波失真是指在輸入信號的基礎上，系統輸出信號中出現了輸入信號頻率的整數倍頻率成分（即諧波），這些諧波成分與原始信號疊加，導致輸出信號與輸入信號不一致。高諧波可能導致干擾，如PA的二次諧波需抑制到-30 dBc以下。
(4) 三階交調點（IP3, Third-Order Intercept Point）
三階交調點（IP3）是衡量射頻和微波通信系統中非線性失真性能的重要參數。IP3是指在輸入雙音信號時，基波信號的功率與三階交調失真產物的功率相等的點.
輸入三階交調點（IIP3）：表示在輸入端達到三階交調失真與基波功率相等時的輸入功率水平。
輸出三階交調點（OIP3）：表示在輸出端達到三階交調失真與基波功率相等時的輸出功率水平。
3，阻抗匹配相關指標
(1) 駐波比（VSWR, Voltage Standing Wave Ratio）
電壓駐波比VSWR是指傳輸線中駐波的最大電壓與最小電壓之比。公式如下：
式中Γ為反射系數。
駐波比VSWR是衡量阻抗匹配質量，VSWR=1表示完美匹配，典型系統要求VSWR<2。
(2) 回波損耗（Return Loss）
回波損耗RL是指反射功率與入射功率的比值（單位為dB）。公式如下：
在射頻系統中，回波損耗越大，反射越小。例如，天線回波損耗需大于10 dB。
注意：電壓駐波比和回波損耗都是和反射系數相關的參量，表征系統的匹配程度，其關系如下
在射頻設計中，有幾個比較重要的值需要大家牢記
VSWR和回波損耗是衡量傳輸線匹配程度的兩個重要參數。VSWR越小，回波損耗越大，表示匹配越好，反射越少。在實際應用中，這兩個參數可以幫助工程師優化系統設計，提高信號傳輸效率.
4，頻譜與帶寬相關指標
(1) 帶寬（Bandwidth）
帶寬是指射頻器件或系統能有效工作的頻率范圍。
常見的器件帶寬有
瞬時帶寬IBW：是指通信系統在某一瞬間能夠發射和接收信號的最大帶寬。IBW可以在工作帶寬（OBW）內任意配置，用于支持不同的載波配置。但是IBW主要受數字采樣頻率和功率放大器（PA）工作帶寬的限制。在5G系統中，IBW決定了射頻模塊可以同時接收或傳輸信號的頻帶寬度
占用帶寬OBW：指信號在頻譜中實際占用的帶寬，通常定義為包含信號總功率99%的頻譜帶寬。
OBW還可以表示系統的工作帶寬，全稱為Operation Bandwidth，指通信系統能夠正常工作的最大射頻頻段范圍。
注意：工作帶寬（OBW）≥ 瞬時帶寬（IBW）≥ 占用帶寬（OBW）
3 dB帶寬：增益下降3 dB時的頻率范圍。
(2) 鄰道泄漏比（ACLR, Adjacent Channel Leakage Ratio）
ACLR是指主信道功率與相鄰信道泄漏功率的比值（單位為dB），ACLR值越大，表示主信道對鄰道的干擾越小，信號的頻譜純度越好。
我們還常用ACPR（Adjacent Channel Power Ratio）來表示射頻系統主信道功率和相鄰信道功率的比值。ACLR和ACPR實際上表示的是同一個概念。ACLR通常用于基站設計中，評估基站發射信號對相鄰信道的干擾，而ACPR通常用于終端設計中，評估終端發射信號對相鄰信道的干擾。
5，天線相關指標
(1) 天線增益（Antenna Gain）
天線增益是指天線在特定方向的輻射強度與理想全向天線（dBi）或偶極子天線（dBd）的比值。通常高增益天線（如拋物面天線可達30 dBi）用于定向通信。
(2) 波束寬度（Beamwidth）
波束寬度是指天線主瓣輻射角度范圍（通常指3 dB波束寬度）。通常窄波束（如10°）用于遠距離點對點通信，寬波束（如120°）用于覆蓋區域。
6，系統級指標
(1) 靈敏度（Receiver Sensitivity）
靈敏度是指接收機能檢測到的最小信號功率（通常對應特定誤碼率BER），單位是dBm。比如Wi-Fi接收靈敏度約為-90 dBm（對應1 Mbps速率）。
(2) 動態范圍（Dynamic Range）
動態范圍是指系統能處理的最大信號與最小信號的功率差（單位為dB）在射頻系統中，寬動態范圍（如100 dB）確保系統同時處理強信號和弱信號。
總結
掌握射頻指標是射頻設計的第一步，在射頻設計中，我們通常需要指標之間的互相平衡，比如在低噪聲放大器LNA設計中，高增益和低噪聲系數有時候需要一個平衡，在射頻功放PA設計中，高效率和線性度又是一個矛盾體，需要平衡IP3和效率；寬帶寬可能也會引入更多的噪聲和非線性效應。通常我們很難做到既要又要，找一個合理的平衡點很重要。
來源：射頻學堂
