射頻、光纖基礎(chǔ)知識(shí)

1、關(guān)于射頻、光纖基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三目錄基本物理量和基本概念介紹常用射頻器件、模塊及參數(shù)介紹光器件介紹附：移動(dòng)通信網(wǎng)介紹第2頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三1、基本物理量、基本概念的介紹第3頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三功率/電平功率理論上定義為做功的速率。單位為 mW、W（瓦）、kW等。電平功率的另一種表示。單位為dBm（取1mW為基準(zhǔn)值，以分貝表示的絕對(duì)功率電平）。換算公式：電平(dBm)=10lg(功率mW1mW) 。如 5W10lg5000=37dBm; 10W10lg10000=40

2、dBm.（功率增倍，電平增加3dB）輸出功率指放大器的功率輸出能力。常以功率或電平表示。第4頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三增益（dB）增益指放大器或系統(tǒng)的功率放大倍數(shù)，單位為分貝（dB）。增益（dB）=系統(tǒng)輸出電平（dBm）系統(tǒng)輸入電平（dBm）系統(tǒng)輸入電平輸出電平第5頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三插損（dB）插損插入損耗的簡(jiǎn)稱，表示當(dāng)電路中接入某一無(wú)源器件或部件后所引起的損耗（即衰減）。單位為分貝（dB）。插損（dB）=器件輸出電平（dBm）器件輸入電平（dBm）器件輸入電平輸出電平第6頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分

3、，星期三選擇性、帶寬選擇性衡量濾波器選擇有用信號(hào)同時(shí)抑制無(wú)用信號(hào) 的能力。常用帶寬BW、矩形系數(shù)K0.1來(lái)表示。帶寬BW濾波器對(duì)信號(hào)的衰減為-3dB時(shí)所決定的頻率寬度。矩形系數(shù)K0.1濾波器對(duì)信號(hào)的衰減為-20dB(或-40dB、-60dB）時(shí)的頻寬與濾波器帶寬BW的比值。其值越接近于1，濾波器的選擇性越好。3dBBW20dBBW0.1ffCK 0.1=BW 0.1/BW第7頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三阻抗匹配阻抗匹配使系統(tǒng)反射系數(shù)為零，即無(wú)反射時(shí)稱為匹配。相應(yīng)的傳輸線有三種狀態(tài)：無(wú)反射狀態(tài)（行波）、全反射狀態(tài)（駐波）、行駐波。第8頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月2

4、0日，22點(diǎn)41分，星期三駐波比、回波損耗駐波比行駐波狀態(tài)時(shí)，波腹電壓與波節(jié)電壓之比（VSWR）?；夭〒p耗RL（dB) =反射信號(hào)電平（dBm）入射信號(hào)電平（dBm）駐波比（SWR）回波損耗（dB）1.21.251.31.351.41.5211917.616.615.614.0駐波比回波損耗對(duì)照表：第9頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三三階互調(diào)三階互調(diào)若存在兩個(gè)正弦信號(hào)1和2，由于非線性作用將產(chǎn)生許多互調(diào)分量|p 1 q 2 |，p+q稱為階。其中的2 12和2 2 1兩個(gè)頻率分量稱為三階互調(diào)分量。三階互調(diào)系數(shù)M3三階互調(diào)分量的功率P3和信號(hào)1或2的功率P 1（2）之比

5、稱為三階互調(diào)系數(shù)M3，即M3=10lgP3/P1 (dBc)。M3越小，互調(diào)干擾就越小。f 1 22 122 21P1P3第10頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三噪聲系數(shù)（NF）噪聲系數(shù)（NF）衡量電路或系統(tǒng)的噪聲性能好壞（噪聲惡化程度）的參數(shù)。定義為輸入信（載）噪比與輸出信（載）噪比的比值。單位為分貝（dB）。NF（dB）=輸入載噪比（dB）輸出載噪比（dB）NF（dB）越小，系統(tǒng)噪聲性能越好。理想時(shí)，NF=0dB（1）。第11頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三耦合度耦合度耦合端口與輸入端口的功率比。單位為dB。耦合度（dB）=耦合端口功率（d

6、Bm）輸入端口功率（dBm）耦合度為10dB損耗為0.7dB耦合器輸入端口輸出端口耦合端口20dBm10dBm19.3dBm第12頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三隔離度隔離度非耦合端口與輸入端口的功率比，單位為dB。隔離度（dB）=非耦合端口功率（dBm）輸入端口功率（dBm）例如：天線隔離度LC指天線1的輸出功率與它進(jìn)入天線2輸出端（末級(jí)）的功率之比。（圖中L1稱為轉(zhuǎn)換損耗指天線2上來(lái)自天線1的功率（即干擾）與天線2產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物功率之比。）12LCL1第13頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三天線增益（dB）、天線前后比F/B天線增益指天線將

7、發(fā)射功率往某一指定方向集中輻射的能力。一般把天線的最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)E與理想多向同性天線均勻輻射場(chǎng)強(qiáng)E0相比，以功率密度增加的倍數(shù)定義為增益，即Ga=（E / E0）2。天線增益Ga（dB）=10lg Ga（dB）天線前后比F/B指最大正向增益與最大反向增益之比，用分貝（dB）表示。其值越大天線的方向性越好。第14頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三天線方向圖（波瓣圖）天線方向圖表示天線各輻射方向的場(chǎng)強(qiáng)的圖（或者說(shuō)是天線輻射的電磁波在空間存在的范圍）。由于方向圖呈花瓣?duì)?，又稱為波瓣圖。方向圖寬度表示天線輻射能量集中的程度，又稱半功率波瓣寬度。其定義為輻射功率下降到最大輻

8、射方向的一半（或者說(shuō)場(chǎng)強(qiáng)下降到最大方向的0.707倍）的兩個(gè)方向的夾角（20.5）。一般是方向圖越寬，增益越低；方向圖越窄，增益越高，向前輻射能力強(qiáng)。E面方向圖指與電場(chǎng)平行的平面內(nèi)輻射方向圖。H面方向圖指與磁場(chǎng)平行的平面內(nèi)輻射方向圖。第15頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三天線波瓣圖后瓣旁瓣主瓣Emax0.707Emax0.707Emax20.520第16頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三單工、雙工單工有單頻單工、雙頻單工之分。單頻（同頻）單工制，即收發(fā)使用同一頻率，由于接收和發(fā)送使用同一個(gè)頻率，所以收發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行，稱為單工。適用于用戶少、專業(yè)

9、性強(qiáng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中（如對(duì)講機(jī)）。雙工異頻雙工制，即收發(fā)雙方使用兩個(gè)不同的頻率，任何一方在發(fā)話的同時(shí)都能收到對(duì)方的講話。但這種工作方式的缺點(diǎn)是發(fā)射機(jī)總是工作的，故耗電大。準(zhǔn)雙工MS的發(fā)射機(jī)僅在發(fā)話時(shí)才工作，而接收機(jī)總是工作的，這樣MS可省電。準(zhǔn)雙工與雙工制兼容，在移動(dòng)通信中廣泛應(yīng)用。第17頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三2、常用射頻器件、模塊及參數(shù)介紹第18頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三放大器（Amplifier）放大器（Amp.）用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的電路。有低噪聲放大器（LNA）和功率放大器（PA）。主要指標(biāo)增益、飽和功率(ALC電平）。L

10、NAPA第19頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三濾波器（Filter）、雙工濾波器（Duplex）濾波器通過(guò)有用頻率信號(hào)而抑制無(wú)用頻率信號(hào)的電路、器件或模塊。有有源濾波器和無(wú)源濾波器之分。主要指標(biāo)選頻寬度（帶寬BW）、選擇性、插損、帶外衰減。雙工濾波器簡(jiǎn)稱雙工器?？砂褍陕凡煌l段的信號(hào)合成一路，或把一條傳輸線中兩路不同頻段的信號(hào)分成兩路。主要指標(biāo)插損、隔離度。DUP第20頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三環(huán)行器、雙工環(huán)行器環(huán)行器使信號(hào)單方向傳輸?shù)钠骷?。雙工環(huán)行器即雙工環(huán)行濾波器，是一種能使信號(hào)實(shí)現(xiàn)單方向傳輸?shù)碾p工濾波器。根據(jù)信號(hào)走向來(lái)完成分路、合

11、路的功能。DUP第21頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三衰減器（Attenuator）衰減器在相當(dāng)寬的頻段范圍內(nèi)一種相移為零、其衰減和特性阻抗均為與頻率無(wú)關(guān)的常數(shù)的、由電阻元件組成的四端網(wǎng)絡(luò)。其主要用途是調(diào)整電路中信號(hào)大小、改善阻抗匹配。衰減的單位為dB。衰減器有功率容量的要求。主要用途衰減器主要用于放大器輸出功率測(cè)試，為測(cè)試配件（先衰減，再進(jìn)頻譜儀）?？勺兯p器用于主機(jī)輸入信號(hào)的調(diào)整，多用于室內(nèi)直放站。第22頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三耦合器（Coupler）耦合器實(shí)現(xiàn)從主干通道中提取出部分信號(hào)的器件。分類按耦合度的大小分為5、10、15

12、、20、dB不同規(guī)格；從基站提取信號(hào)時(shí)可用大功率耦合器（300W），其耦合度可從6065dB中選用。耦合器的接頭多采用N頭。耦合度為10dB損耗為0.7dB耦合器主干通道耦合端20dBm10dBm19.3dBm第23頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三功分器（Power splitter）功分器進(jìn)行功率分配的器件。有二功分器、三功分器、四功分器等；接頭類型分N頭（50）、SMA頭（50 ）、和F頭（75 ）三種，我們公司常用的是N頭和SMA頭。主要指標(biāo)插損、隔離度10dBm6.5dBm6.5dBm損耗3.5dB第24頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期

13、三負(fù)載、轉(zhuǎn)接頭負(fù)載終端在某一電路（如放大器）或電器輸出端口，接收電功率的元器件、部件、或裝置，統(tǒng)稱為負(fù)載。對(duì)其要求阻抗匹配和所能承受的功率。轉(zhuǎn)接頭把不同類型的線纜接頭連接在一起的器件。接頭類型SMA/N/BNC/TNC/F/DIN ，接頭分公型（J）和母型（K）。第25頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三天線、饋線天線（Antenna）是將高頻電流或波導(dǎo)形式的能量變換成電磁波并向規(guī)定方向發(fā)射出去，或把來(lái)自一定方向的電磁波還原為高頻電流的一種設(shè)備。饋線是傳輸高頻電流的傳輸線，通常是同軸電纜。指標(biāo)為線損（dB）。第26頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三

14、3、光器件介紹第27頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三光功率、光端機(jī)光功率衡量光信號(hào)大小的指標(biāo)?？捎霉夤β视?jì)直接測(cè)試，其單位是dBm。光端機(jī)主要由光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)組成。光發(fā)送機(jī)的功能是把要傳送的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并輸入光纖中進(jìn)行傳播。光接收機(jī)的功能是把接收到的光信號(hào)恢復(fù)成原電信號(hào)。由于通信是雙方的，所以光端機(jī)同時(shí)完成電/光（E/O）和光/電（O/E）轉(zhuǎn)換。第28頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三激光器、光接收器激光器由激光二極管產(chǎn)生光信號(hào)并同時(shí)完成光調(diào)制過(guò)程（即E/O轉(zhuǎn)換）。激光器用在光發(fā)射機(jī)中，主要指標(biāo)是發(fā)出的光功率。光接收器完成光解調(diào)過(guò)程

15、（即O/E轉(zhuǎn)換）。用于光接收機(jī)中，主要指標(biāo)是接收靈敏度。第29頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三光分路/合路器光分路/合路器是一種能對(duì)光信號(hào)進(jìn)行功率的分配或合成（光分路/合路）的器件。（相當(dāng)于電信號(hào)的功率分配器和功率合成器）第30頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三波分復(fù)用器（WDMer）波分復(fù)用器光合波器或光分波器統(tǒng)稱為波分復(fù)用器。它能將多個(gè)光載波進(jìn)行合波（波分復(fù)用器WDMer）或分波（解復(fù)用DeWDMer），使光纖的通信容量成倍的提高。目前采用1310nm/1550nm波分復(fù)用器較多，它可將波長(zhǎng)1310nm和1550nm的光信號(hào)進(jìn)行合路或分路。

16、主要指標(biāo)插損和隔離度。1.31m1.55m1.31m+1.55 m第31頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三光衰減器、光法蘭頭光衰減器就是在光信息傳輸過(guò)程中對(duì)光功率進(jìn)行預(yù)定量的光衰減的器件。按衰減值分3、5、10、15、20dB五種。光法蘭頭即光纖連接器，實(shí)現(xiàn)兩根光纖連接的器件。目前公司采用FC型和SC型兩種活動(dòng)連接器，既可以連接也可以分離。第32頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期三光纖光纖傳輸光信號(hào)的光導(dǎo)纖維，材料是玻璃纖芯和涂覆層。分為多模光纖和單模光纖兩大類。單模光纖傳輸頻率單一的單色直線光，芯徑在10m以下（如8.3 m/125 m光纖），其標(biāo)準(zhǔn)工作波長(zhǎng)為1.31 m/1.55 m。多模光纖傳輸多頻共存的多色波動(dòng)光，芯徑在50 m以上（如62.5 m/125 m光纖），其標(biāo)準(zhǔn)工作波長(zhǎng)為0.85 m/1.31 m。衰減值波長(zhǎng)單模光纖(A級(jí))多模光纖850nm1310n