浅谈射频设计中的功率、增益和损耗
大家好，这里是【射频学堂】。
今天在网上找到一份芯片的应用指南，上面介绍了比较详细的射频基础知识，我们就这这份指南一起再来复习一下。温故而知新。这份指南的下载链接，我放在了文末留言处，需要的同学可以直接到留言处下载。
我们先来复习一下射频相关的术语，这个射频独有的语言可以帮助我们更好的理解射频设计。
关于 功率 power
我们射频设计的最最最关键的对象就是如何处理信号的功率，无论是调制解调，变频，放大，滤波和天线，都是为了让信号能够更好的通过我们设计的射频系统。电子学中，我们知道功率就是电压和电流的乘积，单位是瓦，watt。 在射频设计中，我们依然沿用电子学中的定义，但是工作中，我们更习惯用dbm来表示功率的单位。关于db，我们在文章《db真的就这么简单》有过详细的介绍。能够快速计算dbm和watt的换算也是一个射频人的基本功。下面这个公式要记牢。
db，对于射频工程师为什么如此重要？
快速口算57dbm是多少瓦？考验一个射频工程师的功底
dbm与watt的快速计算（修正版）
关于 增益 gain / 损耗 loss
我们把增益和损耗放在了一起，因为这两个参数都是描述射频器件传输特性的，也就是s21，关于s参数，我们在之前的推文中也详细介绍过。增益，一般是指将传输信号放大的特征，例如放大器的增益，是指输出信号和输入信号比值的参数，一般用db表示。有一个比较特殊的就是天线的增益，天线的增益，并不是指天线的输出信号和输入信号的比值，而是指天线输出功率和全向天线或者偶极子天线输出功率的一个比值，我们一般在后面再加一个后缀，比如dbi/dbd。
那么射频电路中的损耗就比较多了。这个损耗我们一般指传输损耗，表征的意义也是输出信号和输入信号的比值的db形式。比如滤波器的插入损耗。和增益不同的是，损耗都是小于0db ，而增益都大于0db。也就是说，当输出功率大于输入功率时，我们称为增益，反之，为损耗。
射频中的损耗分为一下几种：
失配损耗,也就是由于阻抗匹配不好导致的损耗，这部分是由于反射引起的，这也是为什么s11 叫做回波损耗rl的原因，反射回去的波让输入信号的能量较少了。失配损耗怎么计算呢？在理想无耗情况下,功率是守恒的，也就是：
上面公式移一下位置就可以算出s21 的值了，这个s21 就是失配损耗，注意上面用的是绝对值，没有用db形式，需要指数形式来转换一下。
除此之外，还有电阻损耗，也就是由于材料的电阻特性导致的损耗，比如介电材料的介质损耗，金属材料的电阻损耗。
关于金属材料，又引出一个趋肤深度的概念，也就是当信号频率上升时，电子会向金属导体的边缘聚集，而趋肤深度与金属材料的电导率和信号的频率正相关，频率越高，趋肤深度越小。
还有一种是当导体通过射频电流时，由于周围导体的影响，会使得导体上的电流分布不均匀，这种效应被称为近邻效应，这种分布不均匀也会是导体的电阻增加，带来的损耗增加。如下图表示：
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关于 功率 power
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那么射频电路中的损耗就比较多了。这个损耗我们一般指传输损耗，表征的意义也是输出信号和输入信号的比值的db形式。比如滤波器的插入损耗。和增益不同的是，损耗都是小于0db ，而增益都大于0db。也就是说，当输出功率大于输入功率时，我们称为增益，反之，为损耗。
射频中的损耗分为一下几种：
失配损耗,也就是由于阻抗匹配不好导致的损耗，这部分是由于反射引起的，这也是为什么s11 叫做回波损耗rl的原因，反射回去的波让输入信号的能量较少了。失配损耗怎么计算呢？在理想无耗情况下,功率是守恒的，也就是：
上面公式移一下位置就可以算出s21 的值了，这个s21 就是失配损耗，注意上面用的是绝对值，没有用db形式，需要指数形式来转换一下。
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