射频光纤基础知识

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射频、光纤的基础知识
天线、馈线
• 天线（Antenna）——是将高频电流或波导形式的
能量变换成电磁波并向规定方向发射出去，或把 来自一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设 备。 馈线——是传输高频电流的传输线，通常是同轴 电缆。指标为线损（dB）。
•
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3、光器件介绍
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•
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• 耦合器——实现从主干通道中提取出部分信号
耦合器（Coupler）
•
的器件。 分类——按耦合度的大小分为5、10、15、20、 dB不同规格；从基站提取信号时可用大功率 耦合器（300W），其耦合度可从60~65dB中 选用。耦合器的接头多采用N头。
耦合器 19.3dBm 耦合端 10dBm
零、其衰减和特性阻抗均为与频率无关的常数 的、由电元件组成的四端网络。其主要用途 是调整电路中信号大小、改善阻抗匹配。衰减 的单位为dB。衰减器有功率容量的要求。 主要用途——衰减器主要用于放大器输出功率 测试，为测试配件（先衰减，再进频谱仪）。 可变衰减器用于主机输入信号的调整，多用于 室内直放站。
mW、W（瓦）、kW等。 电平——功率的另一种表示。单位为dBm（取 1mW为基准值，以分贝表示的绝对功率电平）。 换算公式：电平(dBm)=10lg(功率mW1mW) 。 如 5W10lg5000=37dBm; 10W10lg10000=40dBm.（功率增倍，电平 增加3dB） 输出功率——指放大器的功率输出能力。常以 功率或电平表示。
6.5dBm
•
10dBm
损耗3.5dB
6.5dBm
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负载、转接头
• 负载——终端在某一电路（如放大器）或电器 • • •
输出端口，接收电功率的元器件、部件、或装 置，统称为负载。 对其要求——阻抗匹配和所能承受的功率。 转接头——把不同类型的线缆接头连接在一起 的器件。 接头类型——SMA/N/BNC/TNC/F/DIN ，接头 分公型（J）和母型（K）。
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（附：移动通信网介绍）
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目录
• 基本物理量和基本概念介绍 • 常用射频器件、模块及参数介绍 • 光器件介绍 • 附：移动通信网介绍
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1、基本物理量、 基本概念的介绍
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功率/电平
• 功率——理论上定义为做功的速率。单位为 •
率的分配或合成（光分路/合路）的器件。 （相当于电信号的功率分配器和功率合成器）
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波分复用器（WDMer）
• 波分复用器——光合波器或光分波器统称为波
分复用器。它能将多个光载波进行合波（波分 复用器WDMer）或分波（解复用DeWDMer）， 使光纤的通信容量成倍的提高。目前采用 1310nm/1550nm波分复用器较多，它可将波 长1310nm和1550nm的光信号进行合路或分路。 主要指标——插损和隔离度。
单位为dB。 隔离度（dB）=非耦合端口功率（dBm）输 入端口功率（dBm） 例如：天线隔离度LC——指天线1的输出功率 与它进入天线2输出端（末级）的功率之比。 （图中L1称为转换损耗——指天线2上来自天 线1的功率（即干扰）与天线2产生的互调产物 功率之比。）
L1 1 2
隔离度
•
LC
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天线增益（dB）、天线前后比F/B
• 天线增益——指天线将发射功率往某一指定方向
集中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上 的场强E与理想多向同性天线均匀辐射场强E0相 比，以功率密度增加的倍数定义为增益，即Ga= （E / E0）2。 天线增益Ga（dB）=10lg Ga（dB） 天线前后比F/B——指最大正向增益与最大反向 增益之比，用分贝（dB）表示。其值越大天线的 方向性越好。
衰减值
波长
单模光纤(A级) 多模光纤 3~3.5dB/km
850nm
1310nm
0.35dB/km 0.6~2.0dB/km
1550nm
0.25dB/km
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光缆、尾纤
• 光缆——由若干根光纤组成，加有护套、外护
层和加强构件，具有较强的机械性能和防护性 能。种类有室外光缆、室内光缆、软光缆、设 备内光缆、海底光缆、特种光缆等。 尾纤——带有光纤连接器的单芯光缆。规格有 2、5、10、15、30m。
15
• •
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天线波瓣图
0.707Emax
后瓣
20
20.5
Emax
旁瓣 主瓣
0.707Emax
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单工、双工
• 单工——有单频单工、双频单工之分。单频（同频）
单工制，即收发使用同一频率，由于接收和发送使用 同一个频率，所以收发不能同时进行，称为单工。适 用于用户少、专业性强的移动通信系统中（如对讲 机）。 双工——异频双工制，即收发双方使用两个不同的频 率，任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话。但 这种工作方式的缺点是发射机总是工作的，故耗电大。 准双工——MS的发射机仅在发话时才工作，而接收机 总是工作的，这样MS可省电。准双工与双工制兼容， 在移动通信中广泛应用。
4
•
•
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增益（dB）
• 增益——指放大器或系统的功率放大倍数，单位为分贝 •
（dB）。 增益（dB）=系统输出电平（dBm）系统输入电平（dBm）
系统
输入电平 输出电平
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插损（dB）
• 插损——插入损耗的简称，表示当电路中接入某一无源器 •
件或部件后所引起的损耗（即衰减）。单位为分贝（dB）。 插损（dB）=器件输出电平（dBm）–器件输入电平（dBm）
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光功率、光端机
• 光功率——衡量光信号大小的指标。可用光
功率计直接测试，其单位是dBm。 光端机——主要由光发送机和光接收机组成。 光发送机的功能是把要传送的电信号转换成 光信号，并输入光纤中进行传播。光接收机 的功能是把接收到的光信号恢复成原电信号。 由于通信是双方的，所以光端机同时完成电/ 光（E/O）和光/电（O/E）转换。
• 滤波器——通过有用频率信号而抑制无用频率信号的
•
• •
电路、器件或模块。有有源滤波器和无源滤波器之分。 主要指标——选频宽度（带宽BW）、选择性、插损、 带外衰减。 双工滤波器——简称双工器。可把两路不同频段的信 号合成一路，或把一条传输线中两路不同频段的信号 分成两路。 主要指标——插损、隔离度。
驻波比——回波损耗对照表： 驻波比（SWR） 1.2 回波损耗（dB） 21
1.25
19
1.3
17.6
1.35
16.6
1.4
15.6
1.5
14.0
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三阶互调
• 三阶互调——若存在两个正弦信号1和2，由于
非线性作用将产生许多互调分量|±p 1 ±q 2 |， p+q称为阶。其中的2 1–2和2 2 –1两个频率 分量称为三阶互调分量。 三阶互调系数M3——三阶互调分量的功率P3和信 号1或2的功率P 1（2）之比称为三阶互调系数M3， 即M3=10lgP3/P1 (dBc)。M3越小，互调干扰就越 小。 P1
P3 2 1–2
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•
1 2
2 2–1
f
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噪声系数（NF）
• 噪声系数（NF）——衡量电路或系统的噪声性能
好坏（噪声恶化程度）的参数。定义为输入信 （载）噪比与输出信（载）噪比的比值。单位为 分贝（dB）。 NF（dB）=输入载噪比（dB）–输出载噪比（dB） NF（dB）越小，系统噪声性能越好。理想时， NF=0dB（1）。
1.31m+1.55 m 1.31m 1.55m
•
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光衰减器、光法兰头
• 光衰减器——就是在光信息传输过程中对光功率 •
进行预定量的光衰减的器件。按衰减值分3、5、 10、15、20dB五种。 光法兰头——即光纤连接器，实现两根光纤连接 的器件。目前公司采用FC型和SC型两种活动连接 器，既可以连接也可以分离。
• •
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耦合度
• 耦合度——耦合端口与输入端口的功率比。单位为dB。 • 耦合度（dB）=耦合端口功率（dBm）输入端口功率
（dBm） 输入端口 20dBm 耦合端口 10dBm 耦合器 输出端口 19.3dBm
耦合度为10dB 损耗为0.7dB
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• 隔离度——非耦合端口与输入端口的功率比， •
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• •
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2、常用射频器件、 模块及参数介绍
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放大器（Amplifier）
• 放大器（Amp.）——用于实现信号放大的电路。
有低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）。 主要指标——增益、饱和功率(ALC电平）。
•
LNA
PA
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滤波器（Filter）、双工滤波器（Duplex）
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激光器、光接收器
• 激光器——由激光二极管产生光信号并同时 •
完成光调制过程（即E/O转换）。激光器用 在光发射机中，主要指标是发出的光功率。 光接收器——完成光解调过程（即O/E转 换）。用于光接收机中，主要指标是接收灵 敏度。