捋一下射频设计中各种带宽之间的区别

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。

平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。

审核编辑：刘清