常见的射频指标及其定义
射频指标是一个射频系统正常工作的关键，射频指标有很多，有一些常常引起混淆，今天射频学堂为大家分类整理如下：№1，功率相关的指标(1) 输出功率（Output Power）输出功率是指射频器件（如放大器、发射机）输出的信号功率，常用的单位是dBm和W（瓦特）输出功率决定信号传输距离和覆盖范围。例如，基站发射功率通常为40-50 dBm（10W-100 W）。(2) 增益（Gain）增益是指射频器件器件输出功率与输入功率的比值（单位为dB），公式如下：增益是衡量放大器、天线等器件的信号放大能力能力的一个参量，例如，低噪声放大器（LNA）的增益可达20-30 dB。(3) 效率（Efficiency）射频器件的效率是指输出功率与输入直流功率的比值（通常以百分比表示）。公式如下：效率反映功率转换效率，对电池供电设备（如手机）尤为重要。例如典型PA效率为30%-70%。№2，信号质量相关指标(1) 噪声系数（Noise Figure, NF）噪声系数是衡量信号经过一个系统或网络后信噪比恶化程度的指标。具体来说，噪声系数定义为输入信噪比与输出信噪比的比值，通常用dB表示。公式如下：噪声系数表征了信号通过系统后，系统内部噪声导致信噪比恶化的程度。理想情况下，如果系统是无噪的，输入和输出的信噪比相等，噪声系数为1（或0 dB）。实际系统中，噪声系数总是大于1。低噪声系数是接收机灵敏度的关键，如LNA的NF需低于2 dB。(2) 相位噪声（Phase Noise）相位噪声是描述信号相位随机波动程度的指标，它反映了信号在理想频率附近的不稳定性。相位噪声通常由电子设备内的热噪声、闪烁噪声、散粒噪声等多种随机过程引起。在频域中，相位噪声表现为信号频谱的扩展，即在理想频率周围出现连续的噪声谱。相位噪声的单位是dBc/Hz。相位噪声会导致信号调制失真，影响通信系统的误码率（BER），降低通信质量，例如振荡器的相位噪声在1 kHz偏移处需低于-100 dBc/Hz。(3) 谐波失真（Harmonic Distortion）谐波失真是指信号在通过非线性系统时，产生的谐波分量对原始信号的失真程度。具体来说，谐波失真是指在输入信号的基础上，系统输出信号中出现了输入信号频率的整数倍频率成分（即谐波），这些谐波成分与原始信号叠加，导致输出信号与输入信号不一致。高谐波可能导致干扰，如PA的二次谐波需抑制到-30 dBc以下。(4) 三阶交调点（IP3, Third-Order Intercept Point）三阶交调点（IP3）是衡量射频和微波通信系统中非线性失真性能的重要参数。IP3是指在输入双音信号时，基波信号的功率与三阶交调失真产物的功率相等的点.输入三阶交调点（IIP3）：表示在输入端达到三阶交调失真与基波功率相等时的输入功率水平。输出三阶交调点（OIP3）：表示在输出端达到三阶交调失真与基波功率相等时的输出功率水平。№3，阻抗匹配相关指标(1) 驻波比（VSWR, Voltage Standing Wave Ratio）电压驻波比VSWR是指传输线中驻波的最大电压与最小电压之比。公式如下：式中Γ为反射系数。驻波比VSWR是衡量阻抗匹配质量，VSWR=1表示完美匹配，典型系统要求VSWR<2。(2) 回波损耗（Return Loss）回波损耗RL是指反射功率与入射功率的比值（单位为dB）。公式如下：在射频系统中，回波损耗越大，反射越小。例如，天线回波损耗需大于10 dB。注意：电压驻波比和回波损耗都是和反射系数相关的参量，表征系统的匹配程度，其关系如下 在射频设计中，有几个比较重要的值需要大家牢记VSWR和回波损耗是衡量传输线匹配程度的两个重要参数。VSWR越小，回波损耗越大，表示匹配越好，反射越少。在实际应用中，这两个参数可以帮助工程师优化系统设计，提高信号传输效率.№4，频谱与带宽相关指标(1) 带宽（Bandwidth）带宽是指射频器件或系统能有效工作的频率范围。常见的器件带宽有 瞬时带宽IBW：是指通信系统在某一瞬间能够发射和接收信号的最大带宽。IBW可以在工作带宽（OBW）内任意配置，用于支持不同的载波配置。但是IBW主要受数字采样频率和功率放大器（PA）工作带宽的限制。在5G系统中，IBW决定了射频模块可以同时接收或传输信号的频带宽度占用带宽OBW：指信号在频谱中实际占用的带宽，通常定义为包含信号总功率99%的频谱带宽。OBW还可以表示系统的工作带宽，全称为Operation Bandwidth，指通信系统能够正常工作的最大射频频段范围。注意：工作带宽（OBW）≥ 瞬时带宽（IBW）≥ 占用带宽（OBW）3 dB带宽：增益下降3 dB时的频率范围。(2) 邻道泄漏比（ACLR, Adjacent Channel Leakage Ratio）ACLR是指主信道功率与相邻信道泄漏功率的比值（单位为dB），ACLR值越大，表示主信道对邻道的干扰越小，信号的频谱纯度越好。我们还常用ACPR（Adjacent Channel Power Ratio）来表示射频系统主信道功率和相邻信道功率的比值。ACLR和ACPR实际上表示的是同一个概念。ACLR通常用于基站设计中，评估基站发射信号对相邻信道的干扰，而ACPR通常用于终端设计中，评估终端发射信号对相邻信道的干扰。№5，天线相关指标(1) 天线增益（Antenna Gain）天线增益是指天线在特定方向的辐射强度与理想全向天线（dBi）或偶极子天线（dBd）的比值。通常高增益天线（如抛物面天线可达30 dBi）用于定向通信。(2) 波束宽度（Beamwidth）波束宽度是指天线主瓣辐射角度范围（通常指3 dB波束宽度）。通常窄波束（如10°）用于远距离点对点通信，宽波束（如120°）用于覆盖区域。№6，系统级指标(1) 灵敏度（Receiver Sensitivity）灵敏度是指接收机能检测到的最小信号功率（通常对应特定误码率BER），单位是dBm。比如Wi-Fi接收灵敏度约为-90 dBm（对应1 Mbps速率）。(2) 动态范围（Dynamic Range）动态范围是指系统能处理的最大信号与最小信号的功率差（单位为dB）在射频系统中，宽动态范围（如100 dB）确保系统同时处理强信号和弱信号。总结掌握射频指标是射频设计的第一步，在射频设计中，我们通常需要指标之间的互相平衡，比如在低噪声放大器LNA设计中，高增益和低噪声系数有时候需要一个平衡，在射频功放PA设计中，高效率和线性度又是一个矛盾体，需要平衡IP3和效率；宽带宽可能也会引入更多的噪声和非线性效应。通常我们很难做到既要又要，找一个合理的平衡点很重要。版权声明：射频学堂原创或者转载的内容，其版权皆归原作者所有，其观点仅代表作者个人，射频学堂仅用于知识分享。如需转载或者引用，请与原作者联系。射频学堂转述网络文章，皆著名来源和作者，不可溯源文章除外，如有异议，请与我们联系。来源：射频学堂
