单位和术语
一、知识目标
1、掌握频率和带宽的概念
2、掌握通信中功率的计算
3、掌握分贝的概念和技术
4、掌握驻波比和回波损耗
二、知识内容
三、知识总结
1、对于增益或衰减,可表示为:
2、dBm表示功率值(通常以1mW功率为基准):
3、匹配的目的在于得到最大输出功率。
4、只有负载阻抗与信号源阻抗完全匹配,才能最大化地把信号从信号源传送到负载。
5、驻波比(VSWR)指的就是指驻波的最大电平和最小电平的比值,它的大小从1:1 到∞。
6、回波损耗RL指的是射频输入信号反射回来的功率与输入信号功率的比值。是以db为单位,是一个负数。
四、知识测试
1、频率和带宽
信号在1秒内完成一个完整正弦波的次数就是信号的频率,单位为赫兹,符号为Hz。

电磁波的频率也可以用下式来表示:f=1/T=C/λ
其中,f:频率,单位:Hz,每秒钟的震荡次数
T:周期,单位:S
C:光速,3X10^8 m/s
λ:波长:m
带宽是描述频率范围的方法,它等于器件或应用中最高频率和最低频率的差值,所以需要两个频率值来定义。无线通信系统的核心技术之一,就是如何利用有限的带宽支持更多的用户和更高的数据速率,对于数字通信就是提高带宽效率bit/Hz.
2、功率
功率的测量单位是瓦特,和功率相关的是能量,即功率乘以时间,单位是焦耳。在无线通信技术中,功率和能量两个词经常替换使用。
与功率和能量密切相关的两个词是电压和电流。电压就是一种电能势,它分为两种:交流电压和直流电压。电流仅仅是电子的移动,也可分为交流或者直流。
3、损耗和增益
如果输出的信号小于输入的信号,表明该器件有损耗。任何信号通过一个器件表现出损耗现象时可称为经历衰减或被衰减。当一个大的射频信号进去,变成一个小的射频信号出来,剩下的那部分没有出来的信号转变成了热能,表现出损耗现象的器件将会变热,损耗越大就越热,甚至熔化。

如果输出的信号大于输入的信号,表明该器件有增益,这样的器件叫做放大器,所有放大器都是有源器件,需要供电装置才能进行工作。

4、分贝的使用
分贝就是增益或损耗的单位 --- dB 。放大器输出与输入的比值为放大倍数,单位“倍”,如10倍放大器,100倍放大器。当改用“分贝”做单位时,放大倍数就称之为增益,这是一个概念的两种称呼。
对于功率:PdBm=10lg(PmW)。
对于增益:GdB=10lg(Pout/Pin)。
工程中进行链路分析都是使用dBm和dB进行计算,dB和dB之间只有加减,没有乘除。
-3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半,电压或电流是正常时的0.707。在电声系统中,±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标,如频率范围,输出电平等,不加说明的话都可能有±3dB的出入。
0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。分贝是一个相对大小的量,没有绝对的量值。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少dB的测出值,这是因为人们给0dB先定了一个基准。
5、驻波比与回波损耗
阻抗匹配在射频电路设计中是一个常用的重要概念,主要用于传输线上,来达到所有高频的微博信号皆能传至负载点的目的,不会或很少有信号反射回到来源点,从而提升传输效率,阻抗匹配则传输效率高。
1)驻波比
前向波和反向波这样两个信号组合在一起就形成了驻波。驻波比(VSWR)指的就是指驻波的最大电平和最小电平的比值,它的大小从1:1 到∞。
驻波比等于1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时,表示全反射,能量完全没有辐射出去。因此对驻波比这个技术参数,数值越低越接近1越好。
对内置天线来说,由于天线工作环境相对比较差,通常要求驻波比达到2.5以下,而达到2以下为佳。
对外置天线来说,由于天线工作环境比较好,驻波比应该达到1.5以下。
2)回拨损耗
回波损耗RL指的是射频输入信号反射回来的功率与输入信号功率的比值。是以db为单位,是一个负数。
在理想情况下,天线与射频电路的阻抗完全匹配,完全没有反射功率,这时的回波损耗为无限小。
但是在工程上阻抗不可能完全匹配,因此反射功率是一定存在的。最差的情况是输入功率完全被反射,此时回波损耗为0。
因此对回波损耗这个技术参数,数值越低表示天线性能越好。
对内置天线来说,由于天线工作环境相对比较差,通常要求回波损耗达到-7.5以下,而达到-10以下为佳。对外置天线来说,由于天线工作环境比较好,回波损耗应该达到-14以下。
回波损耗和驻波比都是用于描述反射的射频信号在输入射频信号中占比的效果,都是对天线阻抗好坏的反映。事实上回波损耗和驻波比是可以通过公式直接换算的。
回波损耗RL和驻波比VSWR之间的关系:
RL=20*log10[(VSWR+1)/(VSWR-1)]
6、路径损耗
自由空间传播模型用于预测接收机和发射机之间是完全无阻挡的视距路径时的接收信号电平。自由空间传播模型预测接收功率电平的衰减是波长(或频率)和发射机到接收机距离的函数。

工程常用公式

无论室内还是室外、平均路径损耗都是发射机到接收机的距离的幂函数的对数函数,幂函数的指数称作“路径损耗指数”。自由空间的路径损耗是距离平方的函数,即路径损耗指数是“2”。
很多传播模型可以用来预测不规则地区的路径损耗,所有这些模型的目标都是预测特定地点或特定区域的信号场强。在估计路径损耗时,要考虑特定地区的地形地貌,包括简单的曲线形状的地形、多山区域的地形、城市建筑物群的地形等等,同时还要考虑树木、单个建筑物和其它阻挡物。
所有这些分析模型都只是参考模型,无线系统准确的信号覆盖应当是基于实际测量。
室内无线信道比室外无线信道覆盖距离更小和环境变动更大。建筑物内传播受到诸如建筑物类型、内部布局、材料结构等因素的强烈影响。
室内无线传播同样具有反射、散射和绕射。但传播条件有很大的不同,建筑物内房间的门是开着还是关着、文件柜是木制还是金属材料等,都会造成信号电平有很大程度的差异。
天线安装在哪里也会直接影响到大尺度传播特性,天线安装于桌面高度还是安装在天花板会使接收信号有极大的差距。同样,较小的传播距离也使天线的远场条件难以满足。室内传播的分析更加复杂,也是移动通信行业重要的研究课题。
2022年3月,英国著名品牌管理和品牌评估独立顾问公司BrandFinance发布《Telecoms 150 2020》年度报告,在全球十大最有价值电信基础设施品牌榜单中,有四家中国厂商入围,有华为、中兴两家主设备厂商,还有亨通、中天两家光通信细分领域的厂商。

该报告显示,华为继续在该排名中占据主导地位,其品牌价值为712.33亿美元,品牌实力指数为82.0(满分100)。中兴通讯排名第五,品牌价值为36.75亿美元;亨通光电排名第九,品牌价值为8.58亿美元;中天科技排名第10,品牌价值为7.25亿美元。另外,一同上榜的还有全球知名的电信基础设施企业,包括思科、诺基亚、高通、爱立信、康宁、瞻博网络。
同时,该机构指出,尽管华为的业务受到美国制裁的严重打击,同时世界上许多其他国家也纷纷效仿,但华为在全球的影响力仍然很强。目前,华为在170个国家开展业务,全球超过30亿人口使用该品牌的产品和服务。
中国通信企业在国际市场虽然受到打压和不公平的对待,但中国企业的崛起是大势所趋,也是必然的。随着中国科技水平和综合国力的不断提升,会有越来越多的企业走到国际前列。