淺談射頻設(shè)計中的功率，增益和損耗

今天在網(wǎng)上找到一份芯片的應(yīng)用指南，上面介紹了比較詳細(xì)的射頻基礎(chǔ)知識，我們就這這份指南一起再來復(fù)習(xí)一下。溫故而知新。這份指南的下載鏈接，我放在了文末留言處，需要的同學(xué)可以直接到留言處下載。

我們先來復(fù)習(xí)一下射頻相關(guān)的術(shù)語，這個射頻獨有的語言可以幫助我們更好的理解射頻設(shè)計。

關(guān)于 功率 Power

我們射頻設(shè)計的最最最關(guān)鍵的對象就是如何處理信號的功率，無論是調(diào)制解調(diào)，變頻，放大，濾波和天線，都是為了讓信號能夠更好的通過我們設(shè)計的射頻系統(tǒng)。電子學(xué)中，我們知道功率就是電壓和電流的乘積，單位是瓦，watt。在射頻設(shè)計中，我們依然沿用電子學(xué)中的定義，但是工作中，我們更習(xí)慣用dBm來表示功率的單位。關(guān)于dB，我們在文章《"dB"真的就這么簡單》有過詳細(xì)的介紹。能夠快速計算dBm和Watt的換算也是一個射頻人的基本功。下面這個公式要記牢。

dB，對于射頻工程師為什么如此重要？

快速口算57dBm是多少瓦？考驗一個射頻工程師的功底

dBm與Watt的快速計算（修正版）

關(guān)于 增益 Gain/損耗 Loss

我們把增益和損耗放在了一起，因為這兩個參數(shù)都是描述射頻器件傳輸特性的，也就是S21，關(guān)于S參數(shù)，我們在之前的推文中也詳細(xì)介紹過。增益，一般是指將傳輸信號放大的特征，例如放大器的增益，是指輸出信號和輸入信號比值的參數(shù)，一般用dB表示。有一個比較特殊的就是天線的增益，天線的增益，并不是指天線的輸出信號和輸入信號的比值，而是指天線輸出功率和全向天線或者偶極子天線輸出功率的一個比值，我們一般在后面再加一個后綴，比如dBi/dBd。

那么射頻電路中的損耗就比較多了。這個損耗我們一般指傳輸損耗，表征的意義也是輸出信號和輸入信號的比值的dB形式。比如濾波器的插入損耗。和增益不同的是，損耗都是小于0dB ，而增益都大于0dB。也就是說，當(dāng)輸出功率大于輸入功率時，我們稱為增益，反之，為損耗。

射頻中的損耗分為一下幾種：

失配損耗,也就是由于阻抗匹配不好導(dǎo)致的損耗，這部分是由于反射引起的，這也是為什么S11 叫做回波損耗RL的原因，反射回去的波讓輸入信號的能量較少了。失配損耗怎么計算呢？在理想無耗情況下,功率是守恒的，也就是：

上面公式移一下位置就可以算出S21 的值了，這個S21 就是失配損耗，注意上面用的是絕對值，沒有用dB形式，需要指數(shù)形式來轉(zhuǎn)換一下。

除此之外，還有電阻損耗，也就是由于材料的電阻特性導(dǎo)致的損耗，比如介電材料的介質(zhì)損耗，金屬材料的電阻損耗。

關(guān)于金屬材料，又引出一個趨膚深度的概念，也就是當(dāng)信號頻率上升時，電子會向金屬導(dǎo)體的邊緣聚集，而趨膚深度與金屬材料的電導(dǎo)率和信號的頻率正相關(guān)，頻率越高，趨膚深度越小。

還有一種是當(dāng)導(dǎo)體通過射頻電流時，由于周圍導(dǎo)體的影響，會使得導(dǎo)體上的電流分布不均勻，這種效應(yīng)被稱為近鄰效應(yīng)，這種分布不均勻也會是導(dǎo)體的電阻增加，帶來的損耗增加。如下圖表示：

什么是回波損耗？什么是插入損耗？

電壓駐波比，回波損耗，傳輸損耗，電壓反射系數(shù)，功率傳輸，功率反射換算表

反射功率到底該怎么算？

審核編輯 ：李倩