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绝妙的比喻让无线技术瞬间变得浅显易懂

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如何通俗易懂地解释无线通信中抽象难懂的技术?下面这篇文章值得一读,绝妙的比喻让天书般的无线技术瞬间变得浅显易懂。

传播损耗

类比:做蔬菜长途贩运生意的人都知道,假若从农民手里购买的白菜为每斤1毛钱,加上中间环节的运输费、摊位费、税、包装费等,到了*终消费者手中每斤至少得5毛钱。*终卖菜者赚得钱需要从总营业额中减去所有的利润损耗。

给定频率的无线制式,无线传播损耗主要是随距离变化的路径损耗(Path Loss),影响该路径损耗的三种*基本的传播机制为反射、绕射和散射,即有反射损耗(Reflection Loss)、绕射损耗(Scattered Loss)、地物损耗(Clutter Loss)。如果电磁波穿过墙体、车体、树木等等障碍物,还需考虑穿透损耗(Penetration Loss)。如果将手机贴近的人体使用,还需考虑人体损耗(Body Loss)等。


路径损耗的环境因子系数n一般随传播环境不同而不同,一般密集城区取4~5,普通城区取3~4,郊区取2.5~3。在实际无线环境中,天线的高度可以影响路径损耗。一般发射天线或接收天线的高度增加一倍,可以补偿6dB的传播损耗。

反射损耗随反射表面不同而不同,水面的反射损耗在0~1dB,麦田的反射损耗在2~4dB,城市、山体的反射损耗可达14dB~20dB.

绕射波在绕射点四处扩散,扩散到除障碍物以外的所有方向,不同情况损耗差别较大。地物损耗主要由于地表散射造成,损耗大小视具体情况而定。

穿透损耗和建筑物的材质以及电磁波的入射角关系较大,一般情况下隔墙阻挡取5~20dB,楼层阻挡每层20dB,厚玻璃 6~10dB,火车车厢的穿透损耗为15~30dB,电梯的穿透损耗为30dB左右。人体损耗一般取3个dB,也就是无线电波经过人体,一半的能量被人体吸收。

SPM 模型

类比:在先秦时代,各诸侯国的文字是不统一的,不同国家的人交流起来十分不方便。*后秦始皇告诉天下人,他用的字就是标准字,大家统一用这种文字。

无线传播模型有很多种形式,也有很多适用范围,由于形式上的不统一,无线工程师使用起来很不方便,对同一无线环境很难有比较统一的认识。

SPM模型的推出解决了这个问题。SPM模型适用于从150MHz到2GHz比较宽的频率范围,也适用于从密集城区、普通城区、郊区、农村的各种无线环境。所以目前应用比较广泛。

峰均比

类比:一个村子里面有比较富裕的人家,也有比较穷的人家,但大多数都是收入中等的普通人家,我们*有钱的人家的财富和村子户平均财富的比或者*穷人家的财富和户平均财富的比,可以衡量出村子贫富两极分化的程度。

但从全国来看,用排在胡润排行榜上*名的财富来和中国家庭的平均收入来比就显得不那么合适,不能全面衡量中国的贫富差距现象。如果用1%的中国富裕阶层的平均财富和中国家庭的平均收入,就可以说明一些问题。假若中国家庭平均年收入是3万元,而*有钱的富豪家庭的年收入为30亿,30亿和3亿一比,就是10万倍,如果用dB表示,就是50dB。


如果我们研究全国各自然村富翁的财富的分布情况,以说明不同省份经济发展水平,也可以用峰均比的概念,即*有钱的村富翁的财富和所有村富翁财富的平均值相比。也就是说,峰均比一定要指出是什么样的峰值和均值的比,单位是*的比值还是dB值。

解释:无线信号从时域上观测是幅度不断变化的正弦波,幅度并不恒定,一个周期内的信号幅度峰值和其他周期内的幅度峰值是不一样的,因此每个周期的平均功率和峰值功率是不一样的。在一个较长的时间内,峰值功率是以某种概率出现的*大瞬态功率,通常概率取为0.01%。在这个概率下的峰值功率跟系统总的平均功率的比就是峰均比。在概率为0.01%处的PAR,一般称为峰值因子(CF CREST Factor,CF)。

理解峰均比的概念是需要注意以下几点:

1.由于功率的峰均比是电压的峰均比的平方,PAR一般是指功率的峰均比,但也有书上把他当做电压的峰均比来用。

2.如果功率幅值随时间没有变化,即“包络的*大值”与“包络的平均值”处处相等,即“恒包络”信号的峰均比为1或者是0dB。

3.如果只考虑一个周期的无线信号纯正弦波,功率峰均比就是2,即3dB;而其电压的峰值因子CF就是功率峰均比的平方根1.414。但一般情况下,峰均比很少是指这种情况。

4.调制技术、多载波技术都可能带来较大的峰均比,峰均比过大不是什么好事,会影响很多射频器件的应用效率。

射频 RF

类比:人若想在空中遨游,可以用飞机作为载体。飞机升空的条件是必须有一定的速度,通过一定长度的机场跑道才能把速度提上去。


信息在空中传递,必须有无线电波作为载体,但是无线电波的频率低于100 KHz时,电波就会被地物吸收,而且接收装置也非常复杂。只有达到一定频率的电波才能在空中远距离传送,也容易把信息接收下来。射频就是能够发射出去的高频交变电波,频率范围从300KHz~30GHz之间。

能够传送射频信号的传输电缆就是射频线,如工程上使用的馈线。经过调制后的高频无线电波在射频线中传输叫做射频有线传输。射频线和天线连接,射频信号通过天线向空中发射出去或者接收下来。

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