分贝
分贝是以对数刻度表示一个值与另一个值之比的测量单位。在音频领域,分贝(dB)是用来衡量声音强度的单位。RF应用还会使用不同形式的分贝,如dBA、dBm(有时只写作dB)、dBi和dBV。由于dB是“无单位”的,所以在讨论特定值时会添加某些后缀。以下列出了各单位的用途:
dBA:代表分贝放大器,在测量RF应用中的电流幅度时使用。
dBm或dB:这两个单位在描述RF应用中的功率(瓦特)时经常使用。“m”通常表示前缀“milli”。通常,RF功率测量值不会很高(取决于应用),因此dBm往往更常见。
dBi:该测量特定于天线的方向增益。
dBV:代表分贝伏特,在测量RF应用中的电压幅度时使用。
频率范围
频率范围是天线工作的有效频率。通常会指定最小频率和最大频率。该组件能够在此范围内以不同的“效率”进行接收或发射,具体取决于中心频率。天线如果具有宽带能力,也可以列出几个频率范围。
中心频率
中心频率是天线产生或传递最大信号强度(更佳增益)的位置。一些天线具有多个中心频率,它们可能可以进行宽带通信。在开发应用时,你无需匹配中心频率,有时甚至无法获取精确频率。最好靠近中间的位置,因为这样的性能更佳。
带宽
带宽是频率范围的总宽度。天线额定的最大频率减去最小频率等于其带宽。例如,如果天线的最小频率为1MHz且最大频率为50MHz,则总带宽为49MHz。无法仅依据带宽数值来推测频率范围。在已知带宽的情况下,还需要知晓最小额定值或最大额定值才能推导出另一个额定值。
带通和带阻
这两个术语是相关的:带通和带阻。它们通常适用于“通过”或“抑制”频率范围的特殊滤波器。研究RF滤波器时经常使用波特图,其中X轴表示不断增加的频率(通常以对数刻度表示),而Y轴通常表示以dBV(分贝伏特)为单位的信号幅度。以下面我绘制的带通信号波特图为例(忘了注明,两张图的Y轴均使用dBV):
带通图如上图所示,如果是频率增加的正弦波,则随着频率的增加,它会变成一团乱七八糟的竖线。
宽带
该术语经常用来描述互联网连接,但它其实也是一个通用术语。具有宽范围频率以及数个中心频率的天线称为宽带天线。
增益
增益可以在没有背景的情况下描述几个属性,但它通常描述某种信号属性的增加。如果是天线,则增益并不是增加的功率(天线无法提高功率),而是一种“定向增益”。由于设计原因,天线产生的信号具有方向性。增益高并不总是有益的,如果不希望信号固定在特定方向上,则需要降低增益。方向增益取决于应用,这就是有些天线具有负增益(损耗)的原因。如果是滤波器或升压信号,则增益可应用于其他测量单位。你也可以增加功率、电流和电压,但这需要借助一定的外部电源才行。
回波损耗
回波损耗是天线接收和抑制的频率之比。
VSWR
VSWR表示电压驻波比。驻波表示不被接收器接收并在传输线上反射回来的功率。VSWR是无损耗线路上最大电压与最小电压之比。驻波高度依赖于传输线、接收器和发射器的阻抗。
阻抗
阻抗是电抗和电阻的组合。电抗也以欧姆为单位进行测量,但完全取决于信号的频率。
简而言之,阻抗可以理解为交流电路中的无源元件减少或阻碍电流的程度。这同样适用于高频无线电应用或高频数字电路应用,因为所有这些应用都具有共同之处,即,它们在任何周期性波形中都具有某种形式的电压变化。(注意:这并非仅局限于正弦波。)一些直流波形可以通过稳定的直流输入进行操作,其中包括方波、锯齿波、三角波和其他脉冲模式。
阻抗和电阻之间的主要区别在于电路工作频率。直流应用的输入和/或输出往往没有频率(暂时忽略时钟产生和其他振荡设计)。电路达人应熟悉电阻、电容、电感两端的电压、电流和功率的一般等式。在直流电路中用这些微积分表达式求解等式已经很难了。以下是电容上电压和电流的等式:
延伸阅读:
一阶滤波器:低通、高通和带通
有时,应答器/收发器产生的频率在特定应用中并无用处,或纯粹是不需要的噪声。这就是许多器件通过不同的滤波器来过滤特定频率的原因。“一阶”一词在数学上只是表示,对所使用的任何变量而言,都只有一个指数。
电阻 - 电容( RC )低通和高通滤波器
本文将只讨论RC网络,因为我并不常用RL网络进行滤波,不过完整的设计通常会根据应用的要求将二者组合使用。以下是RC低通滤波器的电路图:
高阶滤波器
来源:Digikey官网
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