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捋一下射频设计中遇到的各种带宽

2023-02-15 射频学堂 阅读:
在射频设计中,我们经常会遇到各种各样的带宽相关的名词,比如 IBW、OBW,CBW,RBW,VBW,IBW 等等,常常搞得人眼花缭乱。我们今天一起来捋一下他们之间的区别。
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在射频设计中,我们经常会遇到各种各样的带宽相关的名词,比如 IBW、OBW,CBW,RBW,VBW,IBW 等等,常常搞得人眼花缭乱。我们今天一起来捋一下他们之间的区别。
No.1 OBW & IBW
OBW这里有两种含义,一种是Operation Bandwidth,即工作带宽,是指一个通信系统的最大可工作的带宽。
这个主要由射频前端的收发滤波器或者收发双工器决定。
通常情况下,这个带宽也就是各个运营商所能够用到的频谱带宽,比如在5G频谱分配中,中国电信的3400MHz-3500MHz,100MHz带宽,中国联通,3500MHz-3600MHz,100MHz带宽。中国移动2515MHz-2675MHz的160MHz带宽和4800MHz-4900MHz的100MHz带宽。
但由于中国电信和中国联通联合建设5G,所以中国电联的AAU带宽为3400MHz-3600MHz的200MHz带宽。
OBW另一种含义是 Occupied Bandwidth,即占用带宽,占用带宽是在某些地区(如日本和美国)为设备指定的监管要求。
它最初由ITU-R定义为最大带宽,在此之外的排放不超过总排放的一定百分比。LTE的占用带宽等于信道带宽,在信道带宽之外,最多允许1%的发射量(每边0.5%)。
IBW即Instantaneous Bandwidth,瞬时带宽,是指通信系统在瞬间可发射和接受信号的最大带宽。
这个受数字采样频率和PA的工作带宽限制:
1、PA是线性器件,如果频带太宽,其线性特性很难保证,一旦超过线性范围,PA性能下降,峰均比严重;
2、RRU中的数字采样一般有ADC完成,高精度的ADC十分昂贵,在低成本的前提下,IBW很难作的很宽。
这也是5G NR的AAU的一个重要指标。据说N在5G招标中的失利就与这个IBW有关。中国电联提出了苛刻的200MHz的IBW。
工作带宽(OBW),瞬时带宽(IBW)和占有带宽(oBW)之间的关系可以总结如下工作带宽>=瞬时带宽>=占有带宽。
“比如,一款5G RRU支持的工作带宽是400M,IBW是300M,OBW是200M,运营商可在这300M IBW的范围内灵活配置载波来发射信号,可以是连续的200M,也可以是不连续的几块,如100M+50M+50M,总之这些载波的带宽之和不能大于200M的OBW,边界跨度不能超过300M的IBW。”
No.2 RBW & VBW
这两个带宽通常在测试仪器中出现,比如频谱分析仪。
RBW即 Resolution Bandwidth,分辨率带宽。
RBW决定了分辨率带宽,而分辨率带宽与仪器能探测到的最小带宽有关。带宽越小,光谱分辨率越高。然而,显示器更新所考虑的全频率范围的速度和频率分辨率之间存在权衡,后者与区分紧密相连的频率成分有关。对于扫频调谐的架构,这种扫频时间的关系是有用的:ST是扫频时间(以秒为单位),k是比例常数,跨度是所考虑的频率范围(以赫兹为单位),RBW是分辨率带宽(以赫兹为单位)。它决定了射频噪声的底面以及两个信号的距离有多近,并且仍然可以被分析仪分解成两个单独的峰值。降低RBW滤波器的带宽会降低测量噪声底,反之亦然。这是由于较高的RBW滤波器比较低带宽的RBW滤波器通过包络检波器的频率成分更多,因此较高的RBW会导致较高的测量噪声下限。
VBW即Video  Band Wdth,显示带宽。
均或峰值检测然后指的是设备的数字存储部分如何记录样本,它采取几个样本每时间步和只存储一个样本,要么样本的平均值或最高的一个。视频带宽决定了区分两个不同功率级别的能力。这是因为较窄的VBW可以消除检测器输出中的噪声。这个滤波器是用来通过消除包络线的噪声来平滑显示的。与RBW相似,当VBW小于RBW时,VBW会影响显示的扫描时间。当VBW小于RBW时,这种扫描时间的关系是有用的。
RBW,分辨率带宽,有人也叫参考带宽,表示测试的是多大带宽的功率,如测试一GSM2W干放满功率单载波输出时,RBW设为100KHz时测得30dBm,设为200KHz测得33dBm。RBW实际上是频谱仪内部滤波器的带宽,(是中频滤波器的3dB带宽),设置它的大小,能决定是否能把两个相临很近的信号分开。它的设置对测试结果是有影响的。
只有设置RBW大于或等于工作带宽时,读数才准确,但是如果信号太弱,频谱仪则无法分辨信号,此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。
VBW,视频带宽,表示测试的精度,越小精度越高,如将VBW设为100KHz,表示每隔100KHz取一个样测试其电平,因此可以看到VBW设置越小其测试曲线越光滑。VBW是峰值检波后滤波器带宽,主要是使测试信号更加圆滑。也是3dB带宽。别的厂家有6dB带宽的。
RBW要比VBW重要得多。
一般安捷伦推荐VBW<0.01RBW.但很多实验表明VBW=0.1RBW最合理。
RBW是解析带宽,VBW是视频带宽。RBW不要超过SPAN的十分之一,VBW可以设置为自动,如果信号比较弱的情况下,可以将VBW减小。前面介绍的OBW和IBW时通信系统的工作指标,而后者RBW和VBW是测试仪器用到的分辨率和显示带宽。虽然在射频设计中,我们经常碰到,但还是要注意区分。
当然除了文中提到的,还有载波带宽CBW,中频带宽IFBW(IBW),相对带宽和绝对带宽。
责编:Ricardo
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