射频和基带区别是什么?

如题所述

“基带”和“射频”是通信行业里的两个常见概念,每个人可能对这两个概念的理解都不一样,造成这样的原因是对它们理解的不够。  

基带和射频是做什么用的呢?以手机通话为例,来观察信号从手机到基站的整个过程基带和射频所起到的作用。
    

一、通过麦克风的拾音将声波(机械波)转换为电信号。当手机通话接通后,人发出的声音会通过手机麦克风拾音,变成电信号(这个就是原始的模拟信号)。       

二、通过基带调制将声音原始模拟信号转换为数字信号基带,基本频带(Baseband),是指一段频率范围非常窄的信号,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,我们称为基带信号,它是未经过载波调制的最“基础”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(BBU)。       

这时,我们会很难理解什么是载波调制,通过模拟信号的载波调制,我更加容易理解数字载波调制的过程。调制是改变载波信号一个或多个特性的过程。所谓改变特性,无非就是改变载波信号的振幅或者相位。调制信号通常包含要传输的信息。      

模拟调制的目的是将模拟基带(或低通)信号,在不同频率的模拟带通信道上传输。数字调制的目的是在模拟通信信道上传输数字比特流。这些原始模拟信号会通过基带芯片中的数/模(A/D)转换电路,完成信号采样、量化、编码,变成数字信号。       

上图中的这个过程称之为信源编码,就是把声音、画面变成“0”和“1”,目的是使信源减少冗余,更加有效、经济地传输,更加有效、经济地传输,最常见的应用形式就是压缩,以便减少“体积”。       

除了信源编码之外,基带还要做信道编码。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(如校验码等),对抗信道中的干扰和衰减,改善链路性能。信道编码就像在货物边上填塞保护泡沫。这样货物运输途中受损概率就会降低。        

除了编码之外,基带还要对信号进行加密。最基本的调制方法,就是调频(FM)、调幅(AM)、调相(PM)。如下图,就是用不同的波形,代表0和1。       

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。如:ASK(幅移键控)、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)等,还有现在常见到的QAM(正交幅度调制)。我们通过星座图来直观的表达各种调制方式,如下图:       

星座图中的点,可以指示调制信号幅度和相位的可能状态。       

如:16QAM,可以用1个符号表示4个bit的数据。       

5G普遍采用的256QAM,可以用1个符号表示8bit的数据。      

调制之后的信号,单个符号能够承载的信息量大大提升。

三、到此,基带干完了它该干的活,轮到射频了射频(Radio

Frequency,简称RF),是指频率范围在300KHz~300GHz的高频电磁波。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。

具有远距离传输能力的高频电磁波,我们才称为射频(信号)。电磁波的产生,是交变电流通过导体,会形成电磁场,产生电磁波。      

现实生活中,我们通常会把产生射频信号的射频电路、射频芯片、射频模组、射频元器件等,笼统简称为射频。如: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”……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。如:900MHz的GSM频段,1.9GHz的4G
LTE频段,3.5GHz的5G频段。      

为什么射频要做这样的调制?无线频谱资源紧张,法律法规有明确指示频段的相应用途,这样才不会互相造成干扰。低频频段普遍被用作其他用途,高频频段资源相对来说比较丰富,更容易实现大带宽。基带信号不利于远距离传输;

低频频段不利于工程实现;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反比(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。尤其是手机端,对大天线尺寸是不能容忍的,会占用宝贵的空间。       

信号经过射频调制之后,功率较小,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),最后通过天线振子以电磁波的形式发射出去。

四、无线信号的接收和转换基站天线收到无线信号之后,会对信号进行滤波,放大,解调,解码,然后通过承载网送到核心网,再由对方手机基站和手机完成后面的数据传递和处理,这个过程是上面接收到的逆过程。       

以上,就是手机端到手机端信号大致的变化过程,实际过程还是会复杂很多。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2024-09-27
射频和基带的主要区别在于它们的频率范围、信号处理方式及应用场景等方面。射频主要是指的是高于基带信号的频率范围;基带指的是高于基带信号的频率范围,通常为几千赫兹(kHz)到几几十千兆赫兹(GHz)。
相似回答
大家正在搜