射频工程师笔记---认识无线电波
前言网络
写在开头，成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程当中每一个步骤及每一个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行完全的、仔细的规划，并对每一个设计步骤的进展进行全面持续的评估。因为网络上面的资源比较分散、缺乏针对性，同时为了不设计笔记的丢失与遗忘，我会从网上以及各大供应商网站整理一些射频方面知识，便于本身查找。函数
1、认识无线电波网站
无线电波以每秒三十万千米的速度离开发射天线后，通过不一样的传播路径到达接收点。人们根据这些各具特色的传播方式，把无线电波概括为四种主要类型：
1、地波，这是沿地球表面传播的无线电波。
2、天波，也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。由于电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。咱们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。
3、空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。有一部分电波是经过地面或其它障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。
4、散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。在业余无线电通讯中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通讯的必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通讯，而地波传播常见于低波段和近距离通讯。spa
2、无线电波的传输设计
无线电波是一种能量传输形式，在传播过程当中，电场和磁场在空间交替变换，向前行进，且电场和磁场方向始终垂直于传播方向。blog
3、射频简介ci
射频，简称RF(Radio Frequency)，主要指发射的无线电波，多应用于无线通讯，是传输信息的载体。资源
4、频率划分与应用开发
一、频率是一种资源，相似于水、电、气。频率的使用受到严格管制，每一个国家和地区明确规定不一样频段的用途。
二、 ISM频段，指Industry(工业)、 Science（科研）和Medical（医疗）频段，能够不须要申请无偿使用，但最大发射功率有限制。每一个国家的ISM频段并不同， 2.4GHz为各国所共用的ISM频段。在我国， ISM频段有315MHz、 433MHz、 2.4GHz、5.8GHz等频段。io
5、常见的波段代号
6、无线电波传输特色
1、电波传输环境很是复杂。
• 当电波传输时遇到比波长大不少的物体时，就会发生反射，反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面等光滑界面处。
• 当电波的传播路径被尖锐的边缘阻挡时，电波会发生绕射。虽然电波没法直接到达接收机的天线，接收机仍然能够接收到电波信 号。
• 当电波穿行的介质中存在小于波长的物体时，而且单位体积内阻挡物个数还比较多时就会发生散射，散射产生于小物体、粗糙表面 和不规则物体等，在实际的通讯系统中，树叶、道路标记和灯柱都会引发散射。
• 电波以直射方式（即所谓的视距方式）在低层大气中传播，因为低层大气并不是均匀介质，会产生折射和吸取现象。无线电台收到的 信号是多个直射波和反射波组成的多径信号，多径信号形成的结果是信号严重衰落，无线通讯中必须克服它们所形成的影响。
2、电波传输环境不断变化，通讯的信道是变参信道。周围的环境和地形不断变化会引发电波传输环境变化。
三、传播环境被电磁噪声污染，好比汽车点火系统、工业电磁污染和蓬勃发展的广播和无线通讯。
四、低频波长较长，穿透能力弱，路径损耗小，绕射能力强，覆盖面积大。高频波长较短，穿透能力强，绕射能力差，覆盖面积小。
7、无线电波传输损耗
无线电传输会产生三种不一样的损耗：
一、路径传播损耗，又称为衰耗，指电磁波在宏观大范围（即千米级）空间传播所产生的损耗，反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。计算公式:
L0=32.45dB+20lg(f)+20lg(D)-Gt(dB)-Gr(dB)，其中D传播距离为Km；F发射频率的单位为MHz；Gt是发射天线增益，单位为dB；Gr是接收天线增益，单位为dB。
二、大尺度衰落损耗:因为在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗，反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生损耗，通常听从对数正态分布，其变化率较慢又称为大尺度衰落。
三、小尺度衰落损耗:主要是因为多径传播而产生的衰落，反映微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，其变化率比慢衰耗快，又能够划分为：空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。选择性是指在不一样的空间、频率、时间，其衰落特性是不同的。
8、多径传输
定义：电磁波经不一样路径传播后，各份量场到达接收端时间不一样，按各自相位相互叠加而形成干扰，使得原来的信号失真，或者产生错误。
接收信号的场强的瞬时值若是呈快速变化则称为短时间（快）衰落。短时间衰落由多径传播和移动台的运动所引发，因此也称为多径衰落。场强中值变化有两种可能：
一、在多径传播中，假设有N个多径信道， 它们之间彼此独立，且没有哪个多径占支配地位，即接收信号是多个反射信号的组合， 衰落很深。 接收信号包络的变化服从瑞利（Rayleigh）分布。
二、在接收的信号中，若是存在一个起支配做用的直射波，即未明显受到衰落的影响，那么衰落较浅。接收信号包络的变化服从赖斯（Ricean）分布。
9、多径效应之时延扩展
在多径传播条件下，接收信号会产生时延扩展。时延扩展定义为最大传输时延和最传输时延的差值，即最后一个可分辨的时延信号和第一个时延信号到达的时间差值。实际上就是脉冲展宽的时间。
冲击响应引入了一个评估因为衰落信道引发的时延扩展的重要衰落参数， 描述了一个信道输入脉冲（狄拉克脉冲， Dirac Pulse）在时间上的平均展宽。时延扩展的计算其实是标准方差的计算，其中传播时延t做为随机变量，而平均信号功率P则是t的几率密度函数。
时延扩展的倒数是相干带宽。衰落信道的冲击响应在时域上越宽，时延扩展越大，相干带宽则越小。当时延扩展大于传输信号的符号周期时，它会致使符号间干扰(ISI) 。因为足够大的ISI会明显地限制无线信道的最大符号率， 表现出低通行为，其截止频率约等于最大传播时延的倒数。 从另一个角度看，当发送信号的带宽小于相干带宽时，接收信号就会经历平坦衰落过程，即各频率份量的衰落是相关的，衰落的波形不失真，反之，信号经过信道传输后各频率份量的变化是不一致的，会引发波形失真， 这种衰落被分类为频率选择性衰落。
10、多径效应之多普勒效应
从频域上分析，不一样路径的信号到达接收机时相互干涉，形成接受信号相对发送信号产生频移，咱们称之为多普勒效应。接收信号频率公式f=fc+fc*v/c*cosr，其中，fc为信号发送频率，v为移动台速度，c为电磁波传播速度，r为移动台移动方向与移动台和基站视向的夹角，多普勒频移的计算公式为fd= fc*v/c*cosr。