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一文了解射頻功率

Piezoman壓電俠 ? 2024-12-24 10:40 ? 次閱讀

射頻功率是無線通信、雷達系統和衛星通信等射頻電路設計中的關鍵參數。它直接影響到信號傳輸質量和通信距離的穩定性。在本文中,我們將從理論到實踐,深入解析射頻功率的概念、計算方法以及在實際應用中的重要性。無論您是初學者還是有經驗的工程師,相信通過閱讀本文,您將對射頻功率有更清晰的認識,并能夠在射頻電路設計中更好地應用和優化。

一、射頻功率的定義

在低頻電路中,信號的大小通常都是用電壓或者電流來表示的,而在射頻電路中,由于傳輸線上存在駐波,電壓和電流失去了唯一性,所以射頻信號大小一般是用功率來表示的。

功率被定義為單位時間內的能量流,國際通用的功率單位是W(瓦),其定義為J/s(焦耳/s),在行波條件下,射頻功率也可以采用類似低頻電路的表達方式:

wKgZO2dqHzGAMIyfAAAyHcU4Xjc229.png

在上述公式中,P為功率(W),I為電流(A),V為電壓(V),而Z0為無損傳輸線的特征阻抗。

二、功率電平的計量單位——dB(分貝)

在不同的發射和接收系統中,所遇到的功率電平相差很大,即使在同一個系統中,也會出現相差數萬億倍的功率電平,例如,在蜂窩系統中,載頻和互調產物的幅度分別為20W和10e-14W,為了避免過大和過小的數值同時出現,同時也是為了可以直接相加減,通常采用對數單位dB來描述功率的大小。對數單位既可以描述功率電平的相對大小,也可以描述絕對值的大小。

我們以下圖的系統為例,

wKgZO2dqHzGADXjGAABBRwsUWNk105.png

經過衰減器后的功率為的變化量為:

S21=10lg(P2/P1)

經過放大器后的功率的變化量為:

S32=10lg(P3/P2)

S21和S32即是以dB為單位的功率變化量,也可以用dBc來表示,請注意經過衰減器后,功率降低了,所以S21是負值,而經過放大器后,功率增加后,所以S32是正值。

以dB為單位的功率變化可以直接加減,在上面的例子中,從P1到P3的變化為:

S31=10lg(P3/P1)

也可以表達為:

S31=S31+S32

三、功率的絕對值表達法

另P1=1mW,即將1mW作為一個參考電平,將1mW作為一個參考電平,與P1比,P2的絕對值大小可以表示為:

10lg(P2/1mW)

其單位為dBm,如果P2為1mW,可以表示為0dBm,如果P2為100mW,則可表示為20dBm。

在上圖1-1中,如果P1為0dBm,衰減器的衰減量為3dB,放大器的增益為25dB,則:

P2=0dBm-3dB=-3dBm

P3=0dBm-3dB+25dBm=22dBm

注意衰減量習慣上采用正值描述,但是在計算時應該采用負值。

采用dBm為單位后,我們會發現功率之間的各種測量和計算會變得非常方便,還是以蜂窩移動通信系統中的無源互調作為例子,對于20W的載頻功率和10e-14的無源互調產物,采用dBm單位,可以描述為:相對于+43dBm的載頻,某個器件所產生的無源互調產物為-110dBm。

四、3dB截止頻率

wKgZO2dqHyWAO-9bAADX1WjCB78648.png

-3dB是一個非常重要的概念,也叫半功率點或者截止功率點,改點的功率是其總功率的一半,如上圖所示:

10lg(P1/P2)=10lg(1/2)=-3dB

射頻功率作為射頻電路設計中的關鍵參數,對于實現高效的無線通信和雷達系統至關重要。通過深入理解射頻功率的概念、計算方法以及應用中的優化和保護措施,我們能夠更好地設計和優化射頻電路。希望本文能為您提供全面而深入的射頻功率知識,幫助您在實際應用中取得更好的成果。愿您能充分發揮射頻功率的優勢,為無線通信領域的發展做出更多的貢獻。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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