原创 RF的几个基本概念。

2008-5-14 14:30 2592 2 3 分类: MCU/ 嵌入式


1.分贝的计算:


dB=10*log(功率);记住一个3dB原则:每增加或降低3dB,意味着增加一倍或减少一半的功率。


+3dB:两倍大(乘以2);+10dB:10倍大(乘以10);


-3dB:减小到1/2(除以以2);-10dB:减小到1/10(除以以10);


那这里有一个很简单的计算方法,


例如:增益为4000mw那换算dB是多少呢?


4000=10*10*10*2*2;那dB=10+10+10+3+3=36dB;


又例如:5000的增益是多少dB呢?


5000=10*10*10*10/2;那dB=10+10+10+10-3=37dB。


一般无委会或者FCC要求民用发射功率不能超过100mw也就是20dBm.所以WIFI的AP发射功率不能超过这个数值。


类似的而50mw也就是17dBm了,而200mw就是23dBm.


2.百分比带宽:为带宽与中间频率的比值。


例如:75MHZ到125MHZ的百分比带宽为:[(125-75)/((125+75)/2)]*100%=50%;


当百分比带宽<50%叫窄带,>50%叫宽带;


3.VSWR:电压驻波比(VSWR)是射频技术中最常用的参数,用来衡量部件之间的匹配是否良好定义
VSWR (电压驻波比,有时也称作垂直驻波比),用来衡量无线信号通过功率源、传输线、最终进入负载(例如,功率放大器输出通过传输线,最终到达天线)的有效传输功率。

对于一个理想系统,传输能量为100%,需要源阻抗、传输线及其它连接器的特征阻抗、负载阻抗之间精确匹配。由于理想的传输过程不存在干扰,信号的交流电压在两端保持相同。

实际系统中,由于阻抗失配将会导致部分功率向信号源方向反射(如同一个回波)。反射引起相消干扰,沿着传输线在不同时间、距离产生电压波峰、波谷。

VSWR用于度量电压的变化,是传输线上最高电压与最低电压之比。由于理想系统中电压保持不变,所以,对应的VSWR是1:1。产生反射时,电压发生变化,VSWR增大 -- 例如:1.2:1或2:1。

计算:

VSWR是传输线上的电压比:

VSWR = |V(max)|/|V(min)|

其中,V(max)是传输线上信号电压的最大值,V(min)是传输线上信号电压的最小值。

也可以利用阻抗计算:

VSWR = (1+Γ)/(1-Γ)

其中,Γ是靠近负载端的电压反射系数,由负载阻抗(ZL)和源阻抗(Zo)确定:

Γ = (ZL-Zo)/(ZL+Zo)

如果负载与传输线完全匹配,Γ = 0,VSWR = 1:1。
wifi
的一般<2.5:1;


4.天线增益:天线对信号变形和在特定方向聚焦的能力称为天线增益,用以表达在所需方向的信号有多强(比较最坏的天线而言)、均匀地在所有方向分布信号(一种等方性的辐射)的术语。为了与等方性参考文献表达一致,它就简称为:dbi。全方向性的“粗”天线的速率为6-8 dbi,表明通过重新定向偏上或偏下的信号到水平位置,可得到4倍的水平信号。抛物面镜的设计很容易取得24 dbi天线增益是相对于球型的全向性天线来说的,是指方向增益,单位为dBi.


所以发射总能量=发射功率(dBm)+天线增益(dBi)


一般的WIFI的天线增益都要大于2dBi


5.接收灵敏度:接收的灵敏度的单位为负的dBm,负得越多,灵敏度越高。


路径损耗 dB(loss)=37dB+20log(Fmhz)+20log(D英里);(注1英里=1610米)


那Pr=(Pt*Gt*Gr*波长*2)/(16*pie*2*d*2);


(Pr为接收功率,Pt为发射功率,Gt为发射天线功率增益,Gr为接收天线功率增益,d为发射器和接收器之间的距离m)


例如,假设路径损耗为90dBm,发射功率为10dBm(10mw),那


         接收灵敏度就为Pr=Pt-Pl=10-90=-80dBm;


通常 WiFi 无线网络设备所标识的接收灵敏度(如 -83dBm) ,是指在 11Mbps 的速率下,误码率( Bit Error Rate )为 10 -5 (99.999%) 的灵敏度水平。 无线网络的接收灵敏度非常重要,例如,发射端的发射能量为 100mW 或 20dBm 时,如果11Mb 速率下接收灵敏度为- 83dBm ,理论上传输的无遮挡视距为 15Km ,而接收灵敏度为- 77dBm 时,理论上传输的无遮挡视距仅为 15Km 的一半( 7.5Km ),或者相当于发射端能量减少了 1/4 ,既相当于 25mW ,或 14dBm 。


 

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