無線電監(jiān)測中常用參數(shù)及其單位間的轉(zhuǎn)換

1、無線電監(jiān)測中常用參數(shù)及其單位間的轉(zhuǎn)換四川省無線電監(jiān)測站 馬方立(電話號碼 電子信箱: SCMFL)1 基礎(chǔ)知識1.1 用于構(gòu)成十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的詞頭(詞冠)詞頭中文名詞頭英文名符號所表示的因數(shù)詞頭中文名詞頭英文名符號所表示的因數(shù)分deci10-1皮pico10-12厘centi10-2千kilo103毫milli10-3兆mega106微micro10-6吉giga109納nano10-9太teraT1012為不失一般性，下面的一些公式中將以希臘字母代表無詞頭和十進(jìn)制分?jǐn)?shù)單位的詞頭（、）。但一定要注意本身并不是一種詞頭，僅是本文為避免列出大量雷同的公式而約定的一

2、個符號而已。所以，當(dāng)您看到時，一定要想到它就是、或者是沒詞頭；在您需要含無詞頭單位參數(shù)的公式時，就請把去掉；而在您需要含某種詞頭單位參數(shù)的公式時，就就請把換成所需的詞頭。1.2 分貝在電子學(xué)中，分貝是表示傳輸增益或傳輸損耗以及相對功率比等的標(biāo)準(zhǔn)單位，其代號為（英文decibel的縮寫）。其形式上表示倍數(shù)，實質(zhì)上既能表示經(jīng)作常用對數(shù)壓縮處理后的倍數(shù)（以分貝表示的傳輸增益和傳輸損耗等，特點是本質(zhì)無量綱），又能表示約定基準(zhǔn)值的參數(shù)值（電壓電平、功率電平，以分貝表示的電場強度、功率通量密度，雜散輻射功率和鄰道功率相對于載波功率的電平等，特點是本質(zhì)有量綱）。采用的根本原因在于對數(shù)運算能夠壓縮數(shù)據(jù)長度和簡

3、化運算（將乘、除、指數(shù)運算分別轉(zhuǎn)化為加、減、乘運算），特別適合表達(dá)指數(shù)變化規(guī)律。我們這里約定，以符號表示以為底的對數(shù)。經(jīng)作對數(shù)變換后的本質(zhì)有量綱單位常稱作電平單位（與其基準(zhǔn)值相等的參數(shù)值稱零電平。電平的單位還有貝爾和奈培兩種，但由于文獻(xiàn)1規(guī)定“統(tǒng)一使用分貝為電信傳輸單位”，這里不采用。以下所稱電平均以分貝為詞頭），而原來的單位可稱作線性單位。分貝與線性值的比較見下表：分貝值（）電壓、電流比線性值功率比線性值分貝值（）電壓、電流比線性值功率比線性值分貝值（）電壓、電流比線性值功率比線性值1112123134145156167178189191020分貝的定義分以下三種情況：1.2.1 對電壓和與

4、電壓呈線性關(guān)系的參數(shù)的表達(dá)電壓和與電壓呈線性關(guān)系的參數(shù)，這里權(quán)且簡稱為電壓型參數(shù)，以表示，以表示其單位。以為基準(zhǔn)值，則的電平單位為稱分貝，代號為，計算公式為 （）（）lg （）（）（） （）可以是電壓（電動勢、端電壓）、電場強度和天線系數(shù)，可以是、，/m、/m、/m和m-1 等，對應(yīng)的電平單位分別為、，/m、/m、/m(常記為)和m-1等。同類電壓型電平單位（天線系數(shù)除外）詞頭之間的轉(zhuǎn)換公式為 （） （）1.2.2 對功率和與功率呈線性關(guān)系的參數(shù)的表達(dá)功率和與功率呈線性關(guān)系的參數(shù)，這里權(quán)且簡稱為功率型參數(shù)，以表示，以表示其單位。以為基準(zhǔn)值，則的電平單位稱分貝，代號為，計算公式為 （）（）lg

5、（） （）（） （）可以是功率或功率密度， 可以是 、，/m2、/cm2、/cm2 、/m2等, 對應(yīng)的電平單位分別為W、W(常記為)、W, /m2、/cm2、/cm2、/m2等。同類功率型電平單位詞頭之間的轉(zhuǎn)換公式為 （） （）以表示輸入功率、輻射功率、載波功率(對應(yīng)的電壓有效值為U,電流有效值為I)，表示輸出功率、接收功率、雜散輻射鄰道功率（對應(yīng)的電壓有效值為U2，電流有效值為I2），仍以表示、的單位，則傳輸增益或傳輸損耗的分貝表達(dá)式為：（） U（I）（或）（）lg lg （）（） U（I）這里的可以是、等，(U、I)與(U、I)的單位應(yīng)一致，和的單位為 。雜散輻射相對于載波功率的電平雜散

6、輻射和鄰道功率相對于載波功率的電平鄰道功率，其值為負(fù)數(shù)，單位一般記為C（英文carrier有“載波”之意），表達(dá)式為： （）雜散輻射（或鄰道功率）（C）lg （） （）特別地，當(dāng)U表示接收機的可用靈敏度,U2分別表示接收機輸入比可用靈敏度高的有用信號而使輸出信納比降回到的相鄰波道上無用信號電壓和落入有用信號工作頻率的二信號三階互調(diào)的組合頻率的電壓（兩條頻率的電壓應(yīng)相等）時，兩電壓倍數(shù)的分貝值分別表示接收機的鄰道選擇性鄰道選擇和互調(diào)抗擾性互調(diào)抗擾，其值為正數(shù)，單位一般記為（英文relative有“相對的” 之意），表達(dá)式為： U（）鄰道選擇（或互調(diào)抗擾）（）lg （） U（）另外，天線增益和噪聲

7、系數(shù)也可歸入此類，詳見第6節(jié)。2 射頻電壓射頻電壓一般指電臺、儀器射頻級和天線系統(tǒng)中所研究頻率上信號的電壓幅度，按檢波方式，可分為平均值(AV)電壓、均方根值(RMS)電壓、峰值(PEAK)電壓等，以下簡稱為電壓。習(xí)慣上，信號發(fā)生器和接收天線輸出端的開路電壓稱為電動勢，以in表示；而當(dāng)其接上負(fù)載（如通信接收機、場強儀、測試接收機、頻譜分析儀、綜合測試儀的收信端等，下面統(tǒng)稱為接收設(shè)備,以及假負(fù)載）后,其輸出端和所接負(fù)載輸入端的電壓稱為端電壓，以in表示。電壓的線性單位通常有、，對應(yīng)的電平單位分別為、。不同詞頭的電壓單位間的換算可利用（）、（）兩式。為區(qū)別電動勢與端電壓，通常在電動勢單位后加(e.

8、m.f.)或（EMF），而在端電壓單位后加（c.c.）或不加注明。當(dāng)信號發(fā)生器或接收天線輸出端的阻抗與負(fù)載阻抗匹配時，電動勢為端電壓的倍，即in（）in（） （）in（）in（）. （）其它參數(shù)到接收功率的轉(zhuǎn)換公式有 r （）in （）（） （）上式中為折算系數(shù)，（），為接收設(shè)備的輸入阻抗。當(dāng)阻抗為時，.，當(dāng)阻抗為時，.。（/m）in （）（m-1 ） （）（/m2）in（）（m-1 ）. （）式中為天線系數(shù)，詳見第7節(jié)。3 射頻功率射頻功率一般指電臺、儀器射頻級和天線系統(tǒng)中所研究頻率上信號在一個特定的射頻周期內(nèi)輸出到負(fù)載上的的功率算術(shù)平均值, 以下簡稱為功率。分為峰包功率、平均功率、載波功率

9、等。習(xí)慣上, 以表示。功率的線性單位通常有、,對應(yīng)的電平單位分別為W、W(常記為)、W。不同詞頭的功率單位間的換算可利用（）、（）兩式。發(fā)射功率一般用t（英文transmit有“發(fā)射”之意）表示，接收功率一般用r（英文receive有“接收”之意）表示。接收功率與其它參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式為 in （）r （）（） （）（/m）r （）（）（m-1 ） （）（/m2）r （）（）（m-1 ）.（）4 電場強度電場強度是長度為米（）的天線所感應(yīng)的電壓，簡稱場強，習(xí)慣上以表示。場強的線性單位通常有/m、/m、/m,對應(yīng)的電平單位分別為/m、/m、/m(常記為)。不同詞頭的場強單位間的換算可利用（）、（）兩

10、式。場強與其它參數(shù)間的折算公式有in（）（/m）（m-1 ） （）r （）（/m）（）（m-1 ） （）（/m2）（/m）. （）（/cm2）（/m）. （）5 功率通量密度功率通量密度是電波入射到單位面積上的輻射功率，簡稱功率密度，通常以表示。平均功率密度是電波入射到單位面積上的平均輻射功率。功率密度的線性單位通常有 /m2、/cm2、/cm2 、/m2，對應(yīng)的電平單位分別為/m2、/cm2、/cm2、/m2等。功率密度單位間的換算，面積單位相同的可利用（）、（）兩式。面積單位不同的換算公式為（ /m2）（ /cm2） （）（/m2）（ /cm2） （）功率密度與場強間線性值的折算公式為（/

11、m2）2（/m） （）（/cm2）2（/m）（×10） （）功率通量密度與其它參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式為（/m）（/m2）. （）（/m）（/cm2）. （）in（）（/m2）（m-1 ）. （）r （）（/m2）（）（m-1 ）.（）6 天線功率增益天線在某方向上的輻射強度（每單位立體角內(nèi)天線所輻射的功率）與天線從其信號源所得凈功率的比值的倍稱為天線在該方向上的功率增益，簡稱天線增益。天線增益的最大值稱為天線峰值功率增益2。通常所說的天線增益便指的是天線峰值功率增益，而對非峰值功率增益常常指明是某方向上的增益。對通常所說的天線增益，有一個更常見的相對于標(biāo)準(zhǔn)天線的定義：被研究天線在最大輻射方向

12、的輻射強度與和被研究天線具有同等輸入功率的標(biāo)準(zhǔn)天線在同一點所產(chǎn)生的最大輻射強度之比3。準(zhǔn)確地說，這種定義下的天線增益應(yīng)稱為天線的相對增益。當(dāng)以理想的各向同性輻射器（或稱點源輻射器、無方向性天線）為標(biāo)準(zhǔn)天線時，相對增益的定義與前述峰值功率增益的定義是等價的。發(fā)射天線增益一般用t表示，接收天線增益一般用r表示。天線增益的線性單位為倍， 以各向同性輻射器為標(biāo)準(zhǔn)天線的增益稱絕對增益或無方向增益，其分貝單位為或i （英文 isotropic意思是“各向同性的”）， 以半波振子天線為標(biāo)準(zhǔn)天線的分貝單位為d（英文 dipole 和doublet均有“對稱振子”、“偶極”之意），兩者的轉(zhuǎn)換公式為(相對于各向同

13、性天線的倍數(shù)).(相對于半波振子天線的倍數(shù) ) （）（i）（d）. （）7 天線系數(shù)天線系數(shù)是天線所在點的場強與負(fù)載阻抗匹配情況下天線（或包括電纜的天線）輸出端電壓之比，常用或e 表示（本文用表示），單位為m-1 ，分貝表示為m-1(天線系數(shù)的單位中m為長度單位米的符號)，即（/m）（m-1 ） （）in（）（m-1 ）（/m）in（） （）文獻(xiàn)規(guī)定，天線系數(shù)包括天線的有效高度、變換器的損耗、電纜的損耗以及電纜與接收機之間的失配損耗等，而文獻(xiàn)稱天線系數(shù)通常不含電纜損耗。本文以文獻(xiàn)為準(zhǔn)。天線系數(shù)與天線增益的轉(zhuǎn)換公式為（m-1 ）(MHZ)r（ d）+r. （）式中r為電纜損耗，如果天線增益r中已包含電纜損耗，則應(yīng)去掉此項。另外，如果需要加長已知天線系數(shù)的天線的電纜，那么，實際的值應(yīng)加上加長電纜的損耗。 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)是接收機或有源器件