射频光纤基础知识精品文稿.ppt

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1、射频光纤基础知识1 1射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识第1页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2 2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：移动通信网介绍第2页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识3 31、基本物理量、基本物理量、基本概念的介绍基本概念的介绍第3页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识4 4功率/电平功率功率理论上定义为做功的速率。单位为理论上定义为做功的速率。单位为 mW mW、WW（瓦）、（瓦）、kWkW等。等。电平电平功率的另一种表示。单位为功率的另一种表示。单位为dBmdB

2、m（取（取1mW1mW为基准值，以为基准值，以分贝分贝表示的绝对功率电平）。表示的绝对功率电平）。换算公式换算公式：电平：电平(dBm)=10lg(dBm)=10lg(功率功率mWmW 1mW)1mW)。如。如 5W5W10lg5000=37dBm;10lg5000=37dBm;10W10W10lg10000=40dBm.10lg10000=40dBm.（功率增倍，电平（功率增倍，电平增加增加3dB3dB）输出功率输出功率指放大器的功率输出能力。常以功率或指放大器的功率输出能力。常以功率或电平表示。电平表示。第4页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识5 5增益（dB）增益增

3、益指放大器或系统的功率放大倍数，单位为分贝（指放大器或系统的功率放大倍数，单位为分贝（dBdB）。）。增益（增益（dBdB）=系统输出电平（系统输出电平（dBmdBm）系统输入电平（系统输入电平（dBmdBm）系统输入电平输出电平第5页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识6 6插损（dB）插损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（件后所引起的损耗（即衰减）。单位为分贝（dBdB）。）。插损（插损（dBdB）=器件输出电平（器件输出电平（dBmdBm）器件输入电平（器件输入电

4、平（dBmdBm）器件输入电平输出电平第6页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识7 7选择性、带宽 选择性选择性衡量滤波器选择有用信号同时抑制无用信号衡量滤波器选择有用信号同时抑制无用信号 的能力。的能力。常用带宽常用带宽BWBW、矩形系数、矩形系数K K0.10.1来表示。来表示。带宽带宽BWBW滤波器对信号的衰减为滤波器对信号的衰减为-3dB-3dB时所决定的频率宽时所决定的频率宽度。度。矩形系数矩形系数K K0.10.1滤波器对信号的衰减为滤波器对信号的衰减为-20dB(-20dB(或或-40dB-40dB、-60dB60dB）时的频宽与滤波器带宽）时的频宽与滤波器带

5、宽BWBW的比值。其值越接近于的比值。其值越接近于1 1，滤波器的选择性越好。，滤波器的选择性越好。3dBBW20dBBW0.1ffCK 0.1=BW 0.1/BW第7页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识8 8阻抗匹配阻抗匹配使系统反射系数为零，即无反射时称为匹配。相应的传输线有三种状态：无反射状态（行波）、全反射状态（驻波）、行驻波。第8页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识9 9驻波比、回波损耗驻波比驻波比行驻波状态时，波腹电压与波节电压之行驻波状态时，波腹电压与波节电压之比（比（VSWRVSWR）。）。回波损耗回波损耗RLRL（dB)=dB)=反

6、射信号电平（反射信号电平（dBmdBm）入射入射信号电平（信号电平（dBmdBm）驻波比（SWR）回波损耗（dB）1.21.251.31.351.41.5211917.616.615.614.0驻波比回波损耗对照表：第9页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1010三阶互调三阶互调三阶互调若存在两个正弦信号若存在两个正弦信号 1 1和和 2 2，由于非线，由于非线性作用将产生许多互调分量性作用将产生许多互调分量|p|p 1 1 q q 2 2|，p+qp+q称为称为阶。其中的阶。其中的2 2 1 1 2 2和和2 2 2 2 1 1两个频率分量称为三两个频率分量称为三阶互调

7、分量。阶互调分量。三阶互调系数三阶互调系数MM3 3三阶互调分量的功率三阶互调分量的功率P P3 3和信号和信号 1 1或或 2 2的功率的功率P P 1 1（2 2）之比称为三阶互调系数之比称为三阶互调系数MM3 3，即，即MM3 3=10lgP=10lgP3 3/P/P1 1(dBc)(dBc)。MM3 3越小，互调干扰就越小越小，互调干扰就越小。f 1 22 122 21P1P3第10页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1111噪声系数（NF）噪声系数（噪声系数（NFNF）衡量电路或系统的噪声性能好坏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（

8、载）噪比与（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（输出信（载）噪比的比值。单位为分贝（dBdB）。）。NFNF（dBdB）=输入载噪比（输入载噪比（dBdB）输出载噪比（输出载噪比（dBdB）NFNF（dBdB）越小，系统噪声性能越好。理想时，）越小，系统噪声性能越好。理想时，NF=0dBNF=0dB（1 1）。）。第11页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1212耦合度耦合度耦合度耦合端口与输入端口的功率比。单位为耦合端口与输入端口的功率比。单位为dBdB。耦合度（耦合度（dBdB）=耦合端口功率（耦合端口功率（dBmdBm）

9、输入端口功率输入端口功率（dBmdBm）耦合度为10dB损耗为0.7dB耦合器输入端口输出端口耦合端口20dBm10dBm19.3dBm第12页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1313隔离度隔离度隔离度非耦合端口与输入端口的功率比，单位为非耦合端口与输入端口的功率比，单位为dBdB。隔离度（隔离度（dBdB）=非耦合端口功率（非耦合端口功率（dBmdBm）输入输入端口功率（端口功率（dBmdBm）例如：天线隔离度例如：天线隔离度L LC C指天线指天线1 1的输出功率与它的输出功率与它进入天线进入天线2 2输出端（末级）的功率之比。（图中输出端（末级）的功率之比。（图中

10、L L1 1称为转换损耗称为转换损耗指天线指天线2 2上来自天线上来自天线1 1的功率（即的功率（即干扰）与天线干扰）与天线2 2产生的互调产物功率之比。）产生的互调产物功率之比。）12LCL1第13页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1414天线增益（dB）、天线前后比F/B天线增益天线增益指天线将发射功率往某一指定方向集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中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上的场强强E E与理想多向同性天线均匀辐射场强与理想多向同性天线均匀辐射场强E E0 0相比，以功相比，以功率密度增加的倍数定义为增益，即

11、率密度增加的倍数定义为增益，即Ga=Ga=（E/EE/E0 0）2 2。天线增益天线增益GaGa（dBdB）=10lg Ga=10lg Ga（dBdB）天线前后比天线前后比F/BF/B指最大正向增益与最大反向增益之指最大正向增益与最大反向增益之比，用分贝（比，用分贝（dBdB）表示。其值越大天线的方向性越好）表示。其值越大天线的方向性越好。第14页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1515天线方向图（波瓣图）天线方向图天线方向图表示天线各辐射方向的场强的图表示天线各辐射方向的场强的图（或者说是天线辐射的电磁波在空间存在的范围）（或者说是天线辐射的电磁波在空间存在的范围）。

12、由于方向图呈花瓣状，又称为波瓣图。由于方向图呈花瓣状，又称为波瓣图。方向图宽度方向图宽度表示天线辐射能量集中的程度，又称表示天线辐射能量集中的程度，又称半功率波瓣宽度。其定义为辐射功率下降到最大辐射方半功率波瓣宽度。其定义为辐射功率下降到最大辐射方向的一半（或者说场强下降到最大方向的向的一半（或者说场强下降到最大方向的0.7070.707倍）的倍）的两个方向的夹角（两个方向的夹角（2 2 0.50.5）。一般是方向图越宽，增益。一般是方向图越宽，增益越低；方向图越窄，增益越高，向前辐射能力强。越低；方向图越窄，增益越高，向前辐射能力强。E E面方向图指与电场平行的平面内辐射方向图。面方向图指与

13、电场平行的平面内辐射方向图。H H面方向图指与磁场平行的平面内辐射方向图。面方向图指与磁场平行的平面内辐射方向图。第15页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1616天线波瓣图后瓣旁瓣主瓣Emax0.707Emax0.707Emax20.520第16页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1717单工、双工 单工单工有单频单工、双频单工之分。单频（同频）单工制，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

14、业性强的移收发不能同时进行，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）。动通信系统中（如对讲机）。双工双工异频双工制，即收发双方使用两个不同的频率，任何一异频双工制，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。发射机总是工作的，故耗电大。准双工准双工MSMS的发射机仅在发话时才工作，而接收机总是工的发射机仅在发话时才工作，而接收机总是工作的，这样作的，这样MSMS可省电。准双工与双工制兼容，在移动通信中可省电。准双工与双工制兼容，在移动通信中广泛

15、应用。广泛应用。第17页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识18182、常用射频器件、常用射频器件、模块及参数介绍模块及参数介绍第18页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识1919放大器（Amplifier）放大器（放大器（Amp.Amp.）用于实现信号放大的电路。有低用于实现信号放大的电路。有低噪声放大器（噪声放大器（LNALNA）和功率放大器（）和功率放大器（PAPA）。）。主要指标主要指标增益、饱和功率增益、饱和功率(ALC(ALC电平）。电平）。LNAPA第19页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2020滤波器（Filter

16、）、双工滤波器（Duplex）滤波器滤波器通过有用频率信号而抑制无用频率信号的电路、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。器件或模块。有有源滤波器和无源滤波器之分。主要指标主要指标选频宽度（带宽选频宽度（带宽BWBW）、选择性、插损、带）、选择性、插损、带外衰减。外衰减。双工滤波器双工滤波器简称双工器。可把两路不同频段的信号合简称双工器。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成一路，或把一条传输线中两路不同频段的信号分成两路。路。主要指标主要指标插损、隔离度。插损、隔离度。DUP第20页，本讲稿共34页射频、光纤的

17、基础知识射频、光纤的基础知识2121环行器、双工环行器环行器环行器使信号单方向传输的器件。使信号单方向传输的器件。双工环行器双工环行器即双工环行滤波器，是一种能使信即双工环行滤波器，是一种能使信号实现单方向传输的双工滤波器。根据信号走向来号实现单方向传输的双工滤波器。根据信号走向来完成分路、合路的功能。完成分路、合路的功能。DUP第21页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2222衰减器（Attenuator）衰减器衰减器在相当宽的频段范围内一种相移为零、其在相当宽的频段范围内一种相移为零、其衰减和特性阻抗均为与频率无关的常数的、由电阻元件衰减和特性阻抗均为与频率无关的常数

18、的、由电阻元件组成的四端网络。其主要用途是调整电路中信号大小、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。衰减的单位为改善阻抗匹配。衰减的单位为dBdB。衰减器有功率容量。衰减器有功率容量的要求。的要求。主要用途主要用途衰减器主要用于放大器输出功率测试，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。主机输入信号的调整，多用于室内直放站。第22页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2323耦合器（Coupler）耦合器耦合器实现从主干通道

19、中提取出部分信号的器实现从主干通道中提取出部分信号的器件。件。分类分类按耦合度的大小分为按耦合度的大小分为5 5、1010、1515、2020、dBdB不同规格；从基站提取信号时可用大功率耦不同规格；从基站提取信号时可用大功率耦合器（合器（300W300W），其耦合度可从），其耦合度可从6065dB6065dB中选用。中选用。耦合器的接头多采用耦合器的接头多采用N N头。头。耦合度为10dB损耗为0.7dB耦合器主干通道耦合端20dBm10dBm19.3dBm第23页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2424功分器（Power splitter）功分器功分器进行功率分配的

20、器件。有二功分器、三进行功率分配的器件。有二功分器、三功分器、四功分器等；接头类型分功分器、四功分器等；接头类型分N N头（头（5050）、）、SMASMA头（头（50 50）、和）、和F F头（头（75 75）三种，我们公司常）三种，我们公司常用的是用的是N N头和头和SMASMA头。头。主要指标主要指标插损、隔离度插损、隔离度10dBm6.5dBm6.5dBm损耗3.5dB第24页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2525负载、转接头负载负载终端在某一电路（如放大器）或电器输出端终端在某一电路（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。口

21、，接收电功率的元器件、部件、或装置，统称为负载。对其要求对其要求阻抗匹配和所能承受的功率。阻抗匹配和所能承受的功率。转接头转接头把不同类型的线缆接头连接在一起的把不同类型的线缆接头连接在一起的器件。器件。接头类型接头类型SMA/N/BNC/TNC/F/DIN SMA/N/BNC/TNC/F/DIN，接头分，接头分公型（公型（J J）和母型（）和母型（K K）。）。第25页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2626天线、馈线天线（天线（AntennaAntenna）是将高频电流或波导形式的能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，或把来自量变换成电磁波

22、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。一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设备。馈线馈线是传输高频电流的传输线，通常是同轴电缆。是传输高频电流的传输线，通常是同轴电缆。指标为线损（指标为线损（dBdB）。）。第26页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识27273、光器件介绍、光器件介绍第27页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2828光功率、光端机光功率光功率衡量光信号大小的指标。可用光功率衡量光信号大小的指标。可用光功率计直接测试，其单位是计直接测试，其单位是dBmdBm。光端机光端机主要由光发送机和光接收机组成。光

23、发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以光端机同时完成电/光（光（E/OE/O）和光）和光/电（电（O/EO/E）转）转换换。第28页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识2929激光器、光接收器激光器激光器由激光二极管产生光信号并同时完由激光二极管产生光信号并同时完成光调制过程（即成光调制过程（即E

24、/OE/O转换）。激光器用在光转换）。激光器用在光发射机中，主要指标是发出的光功率。发射机中，主要指标是发出的光功率。光接收器光接收器完成光解调过程（即完成光解调过程（即O/EO/E转换）。转换）。用于光接收机中，主要指标是接收灵敏度用于光接收机中，主要指标是接收灵敏度。第29页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识3030光分路/合路器光分路光分路/合路器合路器是一种能对光信号进行功率是一种能对光信号进行功率的分配或合成（光分路的分配或合成（光分路/合路）的器件。（相当合路）的器件。（相当于电信号的功率分配器和功率合成器）于电信号的功率分配器和功率合成器）第30页，本讲稿共

25、34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识3131波分复用器（WDMer）波分复用器波分复用器光合波器或光分波器统称为波分复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（波分复用器用器。它能将多个光载波进行合波（波分复用器WDMerWDMer）或分波（解复用）或分波（解复用DeWDMerDeWDMer），使光纤的），使光纤的通信容量成倍的提高。目前采用通信容量成倍的提高。目前采用1310nm/1550nm1310nm/1550nm波分复用器较多，它可将波长波分复用器较多，它可将波长1310nm1310nm和和1550nm1550nm的光信号进行合路或分路。的光信号进行合路或

26、分路。主要指标主要指标插损和隔离度。插损和隔离度。1.31m1.55m1.31m+1.55 m第31页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识3232光衰减器、光法兰头光衰减器光衰减器就是在光信息传输过程中对光功率进行预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。按衰减值分定量的光衰减的器件。按衰减值分3 3、5 5、1010、1515、20dB20dB五种。五种。光法兰头光法兰头即光纤连接器，实现两根光纤连接的器件。即光纤连接器，实现两根光纤连接的器件。目前公司采用目前公司采用FCFC型和型和SCSC型两种活动连接器，既可以连型两种活动连接器，既可以连接也可以分离

27、接也可以分离。第32页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识3333光纤 光纤光纤传输光信号的光导纤维，材料是玻璃纤芯和涂覆层。传输光信号的光导纤维，材料是玻璃纤芯和涂覆层。分为多模光纤和单模光纤两大类。分为多模光纤和单模光纤两大类。单模光纤单模光纤传输频率单一的单色直线光，芯径在传输频率单一的单色直线光，芯径在1010 mm以下（如以下（如8.3 8.3 m/125 m/125 mm光纤），其标准工作波长为光纤），其标准工作波长为1.31 1.31 m/1.55 m/1.55 mm。多模光纤多模光纤传输多频共存的多色波动光，芯径在传输多频共存的多色波动光，芯径在50 50

28、mm以上以上（如（如62.5 62.5 m/125 m/125 mm光纤），其标准工作波长为光纤），其标准工作波长为0.85 0.85 m/1.31 m/1.31 mm。衰减值波长单模光纤(A级)多模光纤850nm1310nm1550nm0.35dB/km0.25dB/km33.5dB/km0.62.0dB/km第33页，本讲稿共34页射频、光纤的基础知识射频、光纤的基础知识3434光缆、尾纤光缆光缆由若干根光纤组成，加有护套、外护层由若干根光纤组成，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。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。缆、海底光缆、特种光缆等。尾纤尾纤带有光纤连接器的单芯光缆。规格有带有光纤连接器的单芯光缆。规格有2 2、5 5、1010、1515、30m30m。第34页，本讲稿共34页