0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基带、射频到底是干什么用的?

454398 2020-10-30 02:34 次阅读

大家好,我是小枣君。今天我们来聊聊基带和射频


说起基带和射频,相信大家都不陌生。它们是通信行业里的两个常见概念,经常出现在我们面前。


不过,越是常见的概念,网上的资料就越混乱,错误也就越多。这些错误给很多初学者带来了困扰,甚至形成了长期的错误认知。


所以,我觉得有必要写一篇文章,对基带和射频进行一个基础的介绍。


——正文开始 ——


现在都流行“端到端”,我们就以手机通话为例,观察信号从手机到基站的整个过程,来看看基带和射频到底是干什么用的。


当手机通话接通后,人的声音会通过手机麦克风拾音,变成电信号。这个电信号,是模拟信号,我们也可以称之为原始信号。

声波(机械波)转换成电信号


此时,我们的第一个主角——基带,开始登场。


基带,英文叫 Baseband,基本频带。


基本频带是指一段特殊的频率带宽,也就是频率范围在零频附近(从直流到几百 KHz)的这段带宽。处于这个频带的信号,我们成为基带信号。基带信号是最“基础”的信号。


现实生活中我们经常提到的基带,更多是指手机的基带芯片、电路,或者基站的基带处理单元(也就是我们常说的 BBU)。


回到我们刚才所说的语音模拟信号。


这些信号会通过基带中的 AD 数模转换电路,完成采样、量化、编码,变成数字信号

信源编码,说白了,就是把声音、画面变成 0 和 1。在转换的过程中,信源编码还需要进行尽可能地压缩,以便减少“体积”。


对于音频信号,我们常用的是 PCM 编码(脉冲编码调制,上图就是)和 MP3 编码等。在移动通信系统中,以 3G WCDMA 为例,用的是 AMR 语音编码。


对于视频信号,常用的是 MPEG-4 编码(MP4),还有 H.264、H.265 编码。大家应该也比较熟悉。除了信源编码之外,基带还要做信道编码。

编码分为信源编码和信道编码


信道编码,和信源编码完全不同。信源编码是减少“体积”。信道编码恰好相反,是增加“体积”。


信道编码通过增加冗余信息,对抗信道中的干扰和衰减,改善链路性能。


举个例子,信道编码就像在货物边上填塞保护泡沫。如果路上遇到颠簸,发生碰撞,货物的受损概率会降低。


去年联想投票事件里提到的 Turbo 码、Polar 码,LDPC 码,还有比较有名的卷积码,全部都属于信道编码。


除了编码之外,

还要对信号进行加密。


接下来的工作,还是基带负责,那就是调制。


调制,简单来说,就是让“波”更好地表示 0 和 1。


最基本的调制方法,就是调频(FM)、调幅(AM)、调相(PM)。


现代数字通信技术非常发达,在上述基础上,研究出了多种调制方式。例如幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK),还有正交幅度调制,也就是大名鼎鼎的 QAM(发音是“夸姆”)。


为了直观表达各种调制方式,我们会采用一种叫做星座图的工具。星座图中的点,可以指示调制信号幅度和相位的可能状态。


调制之后的信号,单个符号能够承载的信息量大大提升。现在 5G 普遍采用的 256QAM,可以用 1 个符号表示 8bit 的数据。

256QAM


好了,基带的活儿总算是干完了。接下来该怎么办呢?


轮到射频登场了。


射频,英文名是 Radio Frequency,也就是大家熟悉的 RF。从英文字面上来说,Radio Frequency 是无线电频率的意思。严格来说,射频是指频率范围在 300KHz~300GHz 的高频电磁波。


大家都知道,电流通过导体,会形成磁场。交变电流通过导体,会形成电磁场,产生电磁波。


频率低于 100kHz 的电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输。频率高于 100kHz 的电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力。


这种具有远距离传输能力的高频电磁波,我们才称为射频(信号)。


和基带一样,我们通常会把射频电路、射频芯片、射频模组、射频元器件等产生射频信号的一系列东东,笼统简称为射频。


所以,我们经常会听到有人说:“XX 手机的基带很烂”,“XX 公司做不出基带”,“XX 设备的射频性能很好”,“XX 的射频很贵”……之类的话。


基带送过来的信号频率很低。而射频要做的事情,就是继续对信号进行调制,从低频,调制到指定的高频频段。例如 900MHz 的 GSM 频段,1.9GHz 的 4G LTE 频段,3.5GHz 的 5G 频段。

射频的作用,就像调度员


之所以 RF 射频要做这样的调制,一方面是如前面所说,基带信号不利于远距离传输。


另一方面,无线频谱资源紧张,低频频段普遍被别的用途占用。而高频频段资源相对来说比较丰富,更容易实现大带宽。


再有,你也必须调制到指定频段,不然干扰别人了,就是违法。


在工程实现上,低频也不适合。


根据天线理论,当天线的长度是无线电信号波长的 1/4 时,天线的发射和接收转换效率最高。电磁波的波长和频率成正比(光速=波长×频率),如果使用低频信号,手机和基站天线的尺寸就会比较大,增加工程实现的难度。尤其是手机侧,对大天线尺寸是不能容忍的,会占用宝贵的空间。


信号经过 RF 射频调制之后,功率较小,因此,还需要经过功率放大器的放大,使其获得足够的射频功率,然后才会送到天线。


信号到达天线之后,经过滤波器的滤波(消除干扰杂波),最后通过天线振子发射出去。

电磁波的传播


基站天线收到无线信号之后,采取的是前面过程的逆过程——滤波,放大,解调,解码。处理之后的数据,会通过承载网送到核心网,完成后面的数据传递和处理。


以上,就是信号大致的变化过程。注意,是大致的过程,实际过程还是非常复杂的,还有一些中频之类的都没有详细介绍。

怎么样,是不是相当于重温了一遍我们的《通信原理》?事实上,大家会发现,现实中的情况,和我们书本上的内容,还是有很大出入的。
哈哈,好啦,今天的内容就到这里。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 射频
    +关注

    关注

    104

    文章

    5577

    浏览量

    167713
  • 通信
    +关注

    关注

    18

    文章

    6029

    浏览量

    135962
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    TLC555这个电路的二极管是干什么用的,它是从哪来的?

    就这个电路二极管不知道干什么用的,它是从哪来的? 仿真结果跟官方的不一样
    发表于 11-08 15:37

    LM318 COMP管脚是什么引脚,干什么用的?

    LM318 COMP 管脚是什么引脚,干什么用的,PSPICEFORTI 里面没有318的COMP管脚在怎么应用
    发表于 07-31 07:45

    ESP32-C3的USB在计算机上识别的COM口能够干什么用

    VSCODE+PLATFORMIO或ECLIPCE的调试配置过程出一个教程(采用ESP32-C3 USBJTAG) 2:ESP32-C3的USB在计算机上识别的COM口能够干什么用?资料上介绍可下
    发表于 06-21 06:41

    请问CUBE中SPI配置的CRC Polynomial多项式是干什么用的?

    初学STM32,原子的板子在学,现在学到SPI,配置的时候看到这个东西,请问是干什么用的?和传统库中哪个匹配的? 而且这个配置没有选项,貌似全是自己输入的。
    发表于 05-07 06:41

    何为无极性电容?它到底是干什么用的?无极性电容该如何选用?

    何为无极性电容?它到底是干什么用的?无极性电容该如何选用? 无极性电容是一种特殊的电容器,与普通电容器不同的是,它可以在电路中的任意方向上进行连接,不需要关心正负极性。这种特性使得无极性电容在某些特
    的头像 发表于 03-06 14:22 5214次阅读

    请问CYUSB3014芯片的OTG_ID引脚是干什么用的?

    USB3014芯片的OTG_ID引脚是干什么用的??用电阻下拉接地可以吗? 电阻的大小有要求吗?
    发表于 02-29 08:21

    在整个电路的最末端,有一个4.7K的电阻并在5V和地中间,是干什么用的?

    在整个电路的最末端,有一个4.7K的电阻并在5V和地中间,是干什么用的?
    发表于 02-22 07:49

    美国云服务器是干什么

    对于美国服务器是干什么的,相信很多小白用户不是非常了解,接下来小编就为您整理发布美国云服务器是干什么的相关资讯,希望对您有帮助。
    的头像 发表于 02-19 09:53 436次阅读

    什么是阻尼器 阻尼器是干什么用的 阻尼器和弹簧的区别

    什么是阻尼器 阻尼器是干什么用的 阻尼器和弹簧的区别  阻尼器是一种用于减震和控制振动的装置。它通过消耗系统动能来阻止或减小振动的幅度,从而提供稳定性和安全性。阻尼器通常用于各种工程领域,如建筑
    的头像 发表于 02-19 09:04 1.3w次阅读

    云服务器是干什么

     云服务器是干什么的?很多小白用户会有疑惑,今天小编为您整理云服务器是干什么的相关资料,希望对您了解云服务器是干什么的有帮助。
    的头像 发表于 02-18 09:58 1488次阅读

    法拉电容是干什么用的?

    法拉电容是干什么用的? 法拉电容是一种用于储存和释放电荷的电子元件。它是电容器的一种,与传统的微型电容器相比,法拉电容能够储存更多的电能,并且能够更快速地释放电能。它的容量单位是法拉(F)。在本文
    的头像 发表于 02-02 10:51 3468次阅读

    无线对讲系统中的双工器是干什么用的?

    无线对讲系统中的双工器是干什么用的? 无线对讲系统中的双工器是一种重要的设备,其作用是允许用户同时进行双向通信。双工器在无线对讲系统中起着至关重要的作用,它使得用户能够同时接收和发送语音信号,从而
    的头像 发表于 02-01 10:38 1326次阅读

    云服务器是干什么的?服务器的主要功能有哪些?

    云服务器是干什么的,主要功能是什么?相信很多技术人员已经很了解,但是对于其他行业的人群云服务器又有什么用呢?拥有云服务器有什么用处呢,RAKsmart小编今天来为您做详细的解答。
    的头像 发表于 01-09 09:48 721次阅读

    什么是电源适配器?是干什么用的?电源适配器可以通用吗?

    什么是电源适配器?是干什么用的?电源适配器可以通用吗? 电源适配器是一种电子设备,用于将电源电压转换为适合其他设备使用的电压。它通常由一个输入接口、一个输出接口和一个电路板组成,它可以连接到墙上
    的头像 发表于 12-29 11:28 3682次阅读

    光缆是干什么用的 光缆、电缆、网线有哪些区别

    光缆是干什么用的 光缆、电缆、网线有哪些区别  光缆是一种用于传输光信号的传输介质,它由一根或多根纤维光导芯和外部保护层组成。光缆的主要作用是传输光信号,用于实现远距离的数据传输和通信。 光缆与电缆
    的头像 发表于 12-27 14:09 3852次阅读