无线通信基础知识5:射频器件的基本参数
趋肤效应:
从一个道题的横截面看,导体中心的感抗对交流电的阻碍作用比外层或表面大很多。因此,交流电通过导体时,各部分的电流密度不均匀,导体表面电流密度大,而导体中心的电流密度小,这种现象称为趋肤效应。交流电的频率越高,趋肤效应越显著,频率高到一定程度,可以认为电流完全从导体表面流过。
在实际应用中,用空心导线代替实心导线,可节约材料,在高频电路中,使用多股相互绝缘的细导线编织成束,来消弱趋肤效应的影响。
噪声:
在无线电波的信号处理和传播过程中,也会遇到无法确切预测,但有概率统计规律的电磁波干扰信号,这种信号不同于特定频率的无线电波之间的相互干扰,它在很大的频带范围内存在,称之为噪声。
噪声分为系统内部噪声和系统外部噪声,系统内部噪声包括与环境温度相关的热噪声、电子管工作时产生的噪声、信号与噪声之间的互调产物等。系统外部噪声来自雷电风雨产生的噪声、汽车的点火噪声、其它用电设备产生的噪声等。
信噪比:
无线通信领域的信噪比,简单的说,就是有用信号和噪声的功率之比,通常以SNR表示。有用信号的可靠传送是我们想获得的好处,有用信号在传输过程中,必然引入各种噪声,最起码是热噪声,这就是我们要付出的代价。在不考虑成本的前提下,信噪比越大越好,增加有用信号强度,控制干扰和噪声,可以提高信噪比。
噪声系数:
射频器件本身也会引入新的噪声,输入端信噪比会比输出端信噪比高一些,输入端信噪比和输出端信噪比的比值就是射频器件的噪声系数。
噪声系数可以衡量接收机、放大器等射频器件的射频(RF)性能。它表示经过射频器件后,信号有用功率的相对损失和噪声功率的相对放大。基站的噪声系统一般为3-5dB,用户移动台的噪声系数一般为7-9dB。
加性噪声:
加性噪声是通过功率直接叠加的方式作用于有用信号,它的存在独立于有用信号,不管有没有有用信号,加性噪声始终存在于射频器件中,或多或少影响着正常的通信质量。
乘性噪声:
乘性噪声是由于无线环境的不理想或者射频器件的非线性,伴随着无线信号的接收和传送过程而产生的噪声。这种噪声与信号的关系是相辅相成的,有信号就有它,没有信号也就不存在了。在射频信号非线性范围内无线信号的微小变化,可能导致巨大的信息失真。
线性区域与非线性区域:
1dB压缩点:
当输入信号较小时,在射频放大器的线性工作范围内,输出信号与输入信号可以保证线性关系。输入信号的幅度增加26%(1dB)时,输出也相应增加26%(1dB)。随着输入信号幅度的增加,逐渐进入了放大器的饱和区,开始了非线性幅度失真,即输入电平增加26%,输出将增加不到26%,输出增加值开始减少。在某一点的实际输出值比假若仍线性增长时的值减少26%,这一点叫做1dB压缩点。在选择射频器件的时候,要使射频器件的工作范围原理1dB压缩点。
放大器功率回退:
放大器的输入与输出关系有一个线性动态范围,在这个范围内,放大器的输出功率随输入功率的增加而线性增加。放大器超出线性范围进入饱和区,就不再有线性关系。当放大器工作在1dB压缩点时输入易波动,输出就容易失真很多,放大器的工作范围要原理1dB压缩点,原理饱和区,这就是放大器的功率回退。
三阶交调:
两个或两个以上频率的无线电波在非线性射频器件中传播时,或者在空中传播碰上金属物体的时候,可能产生其它频率的交调干扰信号。交调干扰信号有三阶、五阶、七阶或者更多阶的分量,但是三阶交调分量最大。三阶交调是衡量射频器件非线性的重要指标。在选择射频器件时,三阶交调指标的绝对值越大越好。其值越大,说明交调产物相对住信号越小,对系统的干扰影响越小。
三阶截至点:
一个射频器件,输入端连个频率的无线电波强度同时增加1dB,主输出信号也相应增加1dB,但输出的三阶交调产物将增加3dB。这样输入信号增加到一定值时,主输出信号和输出的三阶交调产物幅度相等,在此时,交调产物将会严重影响主信号的质量,这一点称为三阶截至点。