《无线电知识大讲堂》——发射功率与增益

三点水门王 · 发表于 2016-4-3 12:56

      无线电发射机输出的射频信号，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。
   Tx是发射（ Transmits ）的简称。无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准：
   功率（ W ）－相对 1 瓦（ Watts ）的线性水准。例如， WiFi 无线网卡的发射功率通常为 0.036W ，或者说 36mW 。
   增益（ dBm ）－相对 1 毫瓦（ milliwatt ）的比例水准。例如 WiFi 无线网卡的发射增益为 15.56dBm 。
两种表达方式可以互相转换：
      dBm = 10 x log[ 功率 mW]
      mW = 10 [ 增益 dBm / 10 dBm]
   在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为 “增益（Gain）”。天线增益的度量单位为“ dBi ”。

   由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（ dB ），例如，发射设备的功率为 100mW ，或 20dBm ；天线的增益为 10dBi ，则：
         发射总能量＝发射功率（ dBm ）＋天线增益（ dBi ）
                              ＝ 20dBm ＋ 10dBi
                              ＝ 30dBm
或者：                ＝ 1000mW
                              ＝ 1W
   在“小功率”系统中（例如无线局域网络设备）每个 dB 都非常重要，特别要记住“ 3 dB 法则”。
         每增加或降低 3 dB ，意味着增加一倍或降低一半的功率：
                     -3 dB = 1/2 功率
                     -6 dB = 1/4 功率
                     +3 dB = 2x 功率
                     +6 dB = 4x 功率
例如， 100mW 的无线发射功率为 20dBm ，而 50mW 的无线发射功率为 17dBm ，而 200mW 的发射功率为 23dBm 。

接收灵敏度

   Rx 是接收（ Receive ）的简称。无线电波的传输是“有去无回”的，当接收端的信号能量小于标称的接收灵敏度时，接收端将不会接收任何数据，也就是说接收灵敏度是接收端能够接收信号的最小门限。
   接收灵敏度仍然用 dBm 表示，通常 ZIGBEE 无线网络设备所标识的接收灵敏度（如 -94dBm) ，是指误码率（ Bit Error Rate ）为 10 -5 (99.999%) 的灵敏度水平。
   无线网络的接收灵敏度非常重要，例如，发射端的发射能量为 100mW 或 20dBm 时，如果 250K速率下接收灵敏度为－ 83dBm ，理论上传输的无遮挡视距为 15Km ，而接收灵敏度为－ 77dBm 时，理论上传输的无遮挡视距仅为 15Km 的一半（ 7.5Km ），或者相当于发射端能量减少了 1/4 ，既相当于 25mW ，或 14dBm 。
   因此在无线网络系统中提高接收端的接收灵敏度，相当于提高发射端的发射能量。

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