射頻、光纖基礎(chǔ)知識

射頻、光纖基礎(chǔ)知識第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二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：移動通信網(wǎng)介紹第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二1、基本物理量、基本概念的介紹第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二功率/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為基準值，以分貝表示的絕對功率電平）。換算公式：電平(dBm)=10lg(功率mW1mW)。如5W10lg5000=37dBm;10W10lg10000=40dBm.（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。第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二增益（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五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二插損（dB）插損——插入損耗的簡稱，表示當電路中接入某一無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六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二選擇性、帶寬選擇性——衡量濾波器選擇有用信號同時抑制無用信號的能力。常用帶寬BW、矩形系數(shù)K0.1來表示。帶寬BW——濾波器對信號的衰減為-3dB時所決定的頻率寬度。矩形系數(shù)K0.1——濾波器對信號的衰減為-20dB(或-40dB、-60dB）時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。3dBBW20dBBW0.1ffCK0.1=BW0.1/BW第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二阻抗匹配阻抗匹配——使系統(tǒng)反射系數(shù)為零，即無反射時稱為匹配。相應(yīng)的傳輸線有三種狀態(tài)：無反射狀態(tài)（行波）、全反射狀態(tài)（駐波）、行駐波。第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二駐波比、回波損耗駐波比——行駐波狀態(tài)時，波腹電壓與波節(jié)電壓之比（VSWR）?；夭〒p耗RL（dB)=反射信號電平（dBm）–入射信號電平（dBm）駐波比（SWR）回波損耗（dB）1.21.251.31.351.41.5211917.616.615.614.0駐波比——回波損耗對照表：第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二三階互調(diào)三階互調(diào)——若存在兩個正弦信號1和2，由于非線性作用將產(chǎn)生許多互調(diào)分量|±p1±q2|，p+q稱為階。其中的21–2和22–1兩個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1或2的功率P1（2）之比稱為三階互調(diào)系數(shù)M3，即M3=10lgP3/P1(dBc)。M3越小，互調(diào)干擾就越小。f1221–222–1P1P3第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二噪聲系數(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，NF=0dB（1）。第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二耦合度耦合度——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（dBm）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第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二隔離度隔離度——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的輸出功率與它進入天線2輸出端（末級）的功率之比。（圖中L1稱為轉(zhuǎn)換損耗——指天線2上來自天線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第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二天線增益（dB）、天線前后比F/B天線增益——指天線將發(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強E與理想多向同性天線均勻輻射場強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）=10lgGa（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。第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二天線方向圖（波瓣圖）天線方向圖——表示天線各輻射方向的場強的圖（或者說是天線輻射的電磁波在空間存在的范圍）。由于方向圖呈花瓣狀，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射方向的一半（或者說場強下降到最大方向的0.707倍）的兩個方向的夾角（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。E面方向圖指與電場平行的平面內(nèi)輻射方向圖。H面方向圖指與磁場平行的平面內(nèi)輻射方向圖。第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二天線波瓣圖后瓣旁瓣主瓣Emax0.707Emax0.707Emax20.520第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二單工、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)送使用同一個頻率，所以收發(fā)不能同時進行，稱為單工。適用于用戶少、專業(yè)性強的移動通信系統(tǒng)中（如對講機）。雙工——異頻雙工制，即收發(fā)雙方使用兩個不同的頻率，任何一方在發(fā)話的同時都能收到對方的講話。但這種工作方式的缺點是發(fā)射機總是工作的，故耗電大。準雙工——MS的發(fā)射機僅在發(fā)話時才工作，而接收機總是工作的，這樣MS可省電。準雙工與雙工制兼容，在移動通信中廣泛應(yīng)用。第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二2、常用射頻器件、模塊及參數(shù)介紹第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二放大器（Amplifier）放大器（Amp.）——用于實現(xiàn)信號放大的電路。有低噪聲放大器（LNA）和功率放大器（PA）。主要指標——增益、飽和功率(ALC電平）。LNAPA第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二濾波器（Filter）、雙工濾波器（Duplex）濾波器——通過有用頻率信號而抑制無用頻率信號的電路、器件或模塊。有有源濾波器和無源濾波器之分。主要指標——選頻寬度（帶寬BW）、選擇性、插損、帶外衰減。雙工濾波器——簡稱雙工器?？砂褍陕凡煌l段的信號合成一路，或把一條傳輸線中兩路不同頻段的信號分成兩路。主要指標——插損、隔離度。DUP第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二環(huán)行器、雙工環(huán)行器環(huán)行器——使信號單方向傳輸?shù)钠骷ｋp工環(huán)行器——即雙工環(huán)行濾波器，是一種能使信號實現(xiàn)單方向傳輸?shù)碾p工濾波器。根據(jù)信號走向來完成分路、合路的功能。DUP第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二衰減器（Attenuator）衰減器——在相當寬的頻段范圍內(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試，為測試配件（先衰減，再進頻譜儀）?？勺兯p器用于主機輸入信號的調(diào)整，多用于室內(nèi)直放站。第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二耦合器（Coupler）耦合器——實現(xiàn)從主干通道中提取出部分信號的器件。分類——按耦合度的大小分為5、10、15、20、dB不同規(guī)格；從基站提取信號時可用大功率耦合器（300W），其耦合度可從60~65dB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第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二功分器（Powersplitter）功分器——進行功率分配的器件。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——插損、隔離度10dBm6.5dBm6.5dBm損耗3.5dB第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二負載、轉(zhuǎn)接頭負載——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)稱為負載。對其要求——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）。第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二天線、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。指標為線損（dB）。第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二3、光器件介紹第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二光功率、光端機光功率——衡量光信號大小的指標。可用光功率計直接測試，其單位是dBm。光端機——主要由光發(fā)送機和光接收機組成。光發(fā)送機的功能是把要傳送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，并輸入光纖中進行傳播。光接收機的功能是把接收到的光信號恢復(fù)成原電信號。由于通信是雙方的，所以光端機同時完成電/光（E/O）和光/電（O/E）轉(zhuǎn)換。第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二激光器、光接收器激光器——由激光二極管產(chǎn)生光信號并同時完成光調(diào)制過程（即E/O轉(zhuǎn)換）。激光器用在光發(fā)射機中，主要指標是發(fā)出的光功率。光接收器——完成光解調(diào)過程（即O/E轉(zhuǎn)換）。用于光接收機中，主要指標是接收靈敏度。第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二光分路/合路器光分路/合路器——是一種能對光信號進行功率的分配或合成（光分路/合路）的器件。（相當于電信號的功率分配器和功率合成器）第三十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二波分復(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。它能將多個光載波進行合波（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1310nm和1550nm的光信號進行合路或分路。主要指標——插損和隔離度。1.31m1.55m1.31m+1.55m第三十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二光衰減器、光法蘭頭光衰減器——就是在光信息傳輸過程中對光功率進行預(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型兩種活動連接器，既可以連接也可以分離。第三十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二光纖光纖——傳輸光信號的光導(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8.3m/125m光纖），其標準工作波長為1.31m/1.55m。多模光纖——傳輸多頻共存的多色波動光，芯徑在50m以上（如62.5m/125m光纖），其標準工作波長為0.85