射頻功率的定義及應(yīng)用分析

一、射頻功率的定義

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

功率被定義為單位時(shí)間內(nèi)的能量流，國(guó)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(lèi)似低頻電路的表達(dá)方式：

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(wú)損傳輸線(xiàn)的特征阻抗。

二、功率電平的計(jì)量單位——dB（分貝）

在不同的發(fā)射和接收系統(tǒng)中，所遇到的功率電平相差很大，即使在同一個(gè)系統(tǒng)中，也會(huì)出現(xiàn)相差數(shù)萬(wàn)億倍的功率電平，例如，在蜂窩系統(tǒng)中，載頻和互調(diào)產(chǎn)物的幅度分別為20W和10e-14W，為了避免過(guò)大和過(guò)小的數(shù)值同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)也是為了可以直接相加減，通常采用對(duì)數(shù)單位dB來(lái)描述功率的大小。對(duì)數(shù)單位既可以描述功率電平的相對(duì)大小，也可以描述絕對(duì)值的大小。

我們以下圖的系統(tǒng)為例，

圖1-1

經(jīng)過(guò)衰減器后的功率為的變化量為：

S21=10lg(P2/P1)

經(jīng)過(guò)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(lái)表示，請(qǐng)注意經(jīng)過(guò)衰減器后，功率降低了，所以S21是負(fù)值，而經(jīng)過(guò)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(dá)為：

S31=S31+S32

三、功率的絕對(duì)值表達(dá)法

另P1=1mW,即將1mW作為一個(gè)參考電平，將1mW作為一個(gè)參考電平，與P1比，P2的絕對(duì)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(xí)慣上采用正值描述，但是在計(jì)算時(shí)應(yīng)該采用負(fù)值。

采用dBm為單位后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)功率之間的各種測(cè)量和計(jì)算會(huì)變得非常方便，還是以蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)源互調(diào)作為例子，對(duì)于20W的載頻功率和10e-14的無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物，采用dBm單位，可以描述為：相對(duì)于+43dBm的載頻，某個(gè)器件所產(chǎn)生的無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物為-110dBm。

四、3dB截止頻率

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

10lg(P1/P2)=10lg（1/2）=-3dB

審核編輯：郭婷