射頻設計中這么多的的”xBW“，到底該怎么區分？

面包板社區 2022-06-18 20:00

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我們繼續聊一下射頻人常常遇到的一個詞“BW”。BW：“BandWidth”，也就是帶寬。這個大家都知道，但是為什么有如此多的xBW？

首先想一下我們工作中遇到的那些xBW吧？ OBW&IBW / RBW&VBW 。其實我不要什么BW，我更喜歡BMW。

No.1 OBW & IBW

OBW這里有兩種含義，一種是Operation Bandwidth，即工作帶寬，是指一個通信系統的最大可工作的帶寬。這個主要由射頻前端的收發濾波器或者收發雙工器決定。通常情況下，這個帶寬也就是各個運營商所能夠用到的頻譜帶寬，比如在5G頻譜分配中，中國電信的3400MHz-3500MHz，100MHz帶寬，中國聯通，3500MHz-3600MHz，100MHz帶寬。中國移動2515MHz-2675MHz的160MHz帶寬和4800MHz-4900MHz的100MHz帶寬。但由于中國電信和中國聯通聯合建設5G，所以中國電聯的AAU帶寬為3400MHz-3600MHz的200MHz帶寬。

OBW另一種含義是 Occupied Bandwidth，即占用帶寬，占用帶寬是在某些地區(如日本和美國)為設備指定的監管要求。它最初由ITU-R定義為最大帶寬，在此之外的排放不超過總排放的一定百分比。LTE的占用帶寬等于信道帶寬，在信道帶寬之外，最多允許1%的發射量(每邊0.5%)。

IBW即Instantaneous Bandwidth，瞬時帶寬，是指通信系統在瞬間可發射和接受信號的最大帶寬。這個受數字采樣頻率和PA的工作帶寬限制，1、PA是線性器件，如果頻帶太寬，其線性特性很難保證，一旦超過線性范圍，PA性能下降，峰均比嚴重；2、RRU中的數字采樣一般有ADC完成，高精度的ADC十分昂貴，在低成本的前提下，IBW很難作的很寬。

這也是5G NR的AAU的一個重要指標。據說N在5G招標中的失利就與這個IBW有關。中國電聯提出了苛刻的200MHz的IBW。

工作帶寬（OBW），瞬時帶寬（IBW）和占有帶寬（oBW）之間的關系。我們借用無線深海《一文看懂RRU：基站輻射的「萬惡之源」》的總結：工作帶寬>=瞬時帶寬>=占有帶寬。

“比如，一款5G RRU支持的工作帶寬是400M，IBW是300M，OBW是200M，運營商可在這300M IBW的范圍內靈活配置載波來發射信號，可以是連續的200M，也可以是不連續的幾塊，如100M+50M+50M，總之這些載波的帶寬之和不能大于200M的OBW，邊界跨度不能超過300M的IBW。”

No.2 RBW & VBW

這兩個帶寬通常在測試儀器中出現，比如頻譜分析儀。

RBW即 Resolution Bandwidth，分辨率帶寬。RBW決定了分辨率帶寬，而分辨率帶寬與儀器能探測到的最小帶寬有關。帶寬越小，光譜分辨率越高。然而，顯示器更新所考慮的全頻率范圍的速度和頻率分辨率之間存在權衡，后者與區分緊密相連的頻率成分有關。對于掃頻調諧的架構，這種掃頻時間的關系是有用的:ST是掃頻時間(以秒為單位)，k是比例常數，跨度是所考慮的頻率范圍(以赫茲為單位)，RBW是分辨率帶寬(以赫茲為單位)。它決定了射頻噪聲的底面以及兩個信號的距離有多近，并且仍然可以被分析儀分解成兩個單獨的峰值。降低RBW濾波器的帶寬會降低測量噪聲底，反之亦然。這是由于較高的RBW濾波器比較低帶寬的RBW濾波器通過包絡檢波器的頻率成分更多，因此較高的RBW會導致較高的測量噪聲下限。

VBW即Video ?Band Wdth，顯示帶寬。平均或峰值檢測然后指的是設備的數字存儲部分如何記錄樣本，它采取幾個樣本每時間步和只存儲一個樣本，要么樣本的平均值或最高的一個。視頻帶寬決定了區分兩個不同功率級別的能力。這是因為較窄的VBW可以消除檢測器輸出中的噪聲。這個濾波器是用來通過消除包絡線的噪聲來平滑顯示的。與RBW相似，當VBW小于RBW時，VBW會影響顯示的掃描時間。當VBW小于RBW時，這種掃描時間的關系是有用的。

RBW，分辨率帶寬，有人也叫參考帶寬，表示測試的是多大帶寬的功率，如測試一GSM2W干放滿功率單載波輸出時，RBW設為100KHz時測得30dBm，設為200KHz測得33dBm。RBW實際上是頻譜儀內部濾波器的帶寬，（是中頻濾波器的3dB帶寬），設置它的大小，能決定是否能把兩個相臨很近的信號分開。它的設置對測試結果是有影響的。只有設置RBW大于或等于工作帶寬時，讀數才準確，但是如果信號太弱，頻譜儀則無法分辨信號，此時即使RBW大于工作帶寬讀數也會不準。VBW，視頻帶寬，表示測試的精度，越小精度越高，如將VBW設為100KHz，表示每隔100KHz取一個樣測試其電平，因此可以看到VBW設置越小其測試曲線越光滑。VBW是峰值檢波后濾波器帶寬，主要是使測試信號更加圓滑。也是3dB帶寬。別的廠家有6dB帶寬的。RBW要比VBW重要得多。一般安捷倫推薦VBW<0.01RBW.但很多實驗表明VBW=0.1RBW最合理。

　　RBW是解析帶寬，VBW是視頻帶寬。RBW不要超過SPAN的十分之一，VBW可以設置為自動，如果信號比較弱的情況下，可以將VBW減小。

小結：前面介紹的OBW和IBW時通信系統的工作指標，而后者RBW和VBW是測試儀器用到的分辨率和顯示帶寬。雖然在射頻設計中，我們經常碰到，但還是要注意區分。混淆了容易鬧出笑話來。
當然除了文中提到的，還有載波帶寬CBW，中頻帶寬IFBW（IBW），相對帶寬和絕對帶寬。

END