射頻光纖基礎知識1射頻、光纖的基礎知識第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識2目錄基本物理量和基本概念介紹常用射頻器件、模塊及參數介紹光器件介紹附：移動通信網介紹第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識31、基本物理量、基本概念的介紹第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識4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4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識5增益（dB）增益——指放大器或系統的功率放大倍數，單位為分貝（dB）。增益（dB）=系統輸出電平（dBm）系統輸入電平（dBm）系統輸入電平輸出電平第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識6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6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識7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7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識8阻抗匹配阻抗匹配——使系統反射系數為零，即無反射時稱為匹配。相應的傳輸線有三種狀態：無反射狀態（行波）、全反射狀態（駐波）、行駐波。第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識9駐波比、回波損耗駐波比——行駐波狀態時，波腹電壓與波節電壓之比（VSWR）。回波損耗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9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識10三階互調三階互調——若存在兩個正弦信號1和2，由于非線性作用將產生許多互調分量|±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分量。三階互調系數M3——三階互調分量的功率P3和信號1或2的功率P1（2）之比稱為三階互調系數M3，即M3=10lgP3/P1(dBc)。M3越小，互調干擾就越小。f1221–222–1P1P3第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識11噪聲系數（NF）噪聲系數（NF）——衡量電路或系統的噪聲性能好壞（噪聲惡化程度）的參數。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，系統噪聲性能越好。理想時，NF=0dB（1）。第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識12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12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識13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稱為轉換損耗——指天線2上來自天線1的功率（即干擾）與天線2產生的互調產物功率之比。）12LCL1第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識14天線增益（dB）、天線前后比F/B天線增益——指天線將發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14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識15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輻射方向圖。H面方向圖指與磁場平行的平面內輻射方向圖。第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識16天線波瓣圖后瓣旁瓣主瓣Emax0.707Emax0.707Emax20.520第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識17單工、雙工單工——有單頻單工、雙頻單工之分。單頻（同頻）單工制，即收發使用同一頻率，由于接收和發送使用同一個頻率，所以收發不能同時進行，稱為單工。適用于用戶少、專業性強的移動通信系統中（如對講機）。雙工——異頻雙工制，即收發雙方使用兩個不同的頻率，任何一方在發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射機總是工作的，故耗電大。準雙工——MS的發射機僅在發話時才工作，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用。第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識182、常用射頻器件、模塊及參數介紹第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識19放大器（Amplifier）放大器（Amp.）——用于實現信號放大的電路。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19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識20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。可把兩路不同頻段的信號合成一路，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20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識21環行器、雙工環行器環行器——使信號單方向傳輸的器件。雙工環行器——即雙工環行濾波器，是一種能使信號實現單方向傳輸的雙工濾波器。根據信號走向來完成分路、合路的功能。DUP第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識22衰減器（Attenuator）衰減器——在相當寬的頻段范圍內一種相移為零、其衰減和特性阻抗均為與頻率無關的常數的、由電阻元件組成的四端網絡。其主要用途是調整電路中信號大小、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）。可變衰減器用于主機輸入信號的調整，多用于室內直放站。第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識23耦合器（Coupler）耦合器——實現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23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識24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24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識25負載、轉接頭負載——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，統稱為負載。對其要求——阻抗匹配和所能承受的功率。轉接頭——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25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識26天線、饋線天線（Antenna）——是將高頻電流或波導形式的能量變換成電磁波并向規定方向發射出去，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26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識273、光器件介紹第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識28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——主要由光發送機和光接收機組成。光發送機的功能是把要傳送的電信號轉換成光信號，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）轉換。第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識29激光器、光接收器激光器——由激光二極管產生光信號并同時完成光調制過程（即E/O轉換）。激光器用在光發射機中，主要指標是發出的光功率。光接收器——完成光解調過程（即O/E轉換）。用于光接收機中，主要指標是接收靈敏度。第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識30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30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識31波分復用器（WDMer）波分復用器——光合波器或光分波器統稱為波分復用器。它能將多個光載波進行合波（波分復用器WDMer）或分波（解復用DeWDMer），使光纖的通信容量成倍的提高。目前采用1310nm/1550nm波分復用器較多，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31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識32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32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期六射頻、光纖的基礎知識33光纖光纖——傳輸光信號的光導纖維，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