西克線射頻識別應用手記@淺談常見單位與天線篇


常見單位
dB與dBm
首先要知道dB是分貝,定義為10lg(輸出功率/輸入功率),即取兩個功率的對數值,例如一個放大器將信號功率放大1000倍,則換算成以dB為單位,則增益為30dB。
我們舉幾個例子:
+6dB就是4倍放大(log4約為0.6)
+10dB就是10倍放大
-6dB就是減小到0.25(即1/4)
-10dB就是減小到0.1(即1/10)
又如,0dB指的是沒有變大和變小。
我們常常能夠在專業資料中簡單Gain這個單詞,這也就是指增益,通常就是以這裏的dB為單位。
dBm與dBW
回看dB這個單位,它用來表達兩個信號相差數百倍甚至上億倍的時候是很容易表達的,考慮到功率通常也用瓦W來表達,那麼在射頻應用中一般用dBm來作為功率的單位。
dBm定義:
0dBm=1mW;
0dBW=1W;
因此


由於1W=1000mW,所以我們可以得出結論:
+30dBm=0dBW(即功率1W)
-30dBW=0dBm(即功率1mW)
特別提出下,RFID中常用的是dBm,我們能夠常見的換算為:
1mW=0dBm;10mW=10dBm;
2mW=3dBm;0.1mW=-10dBm。
感興趣的話可以推導下-40dBm到40dBm對應的功率吧,可以先告訴兩個答案:40dBm對應功率為10W,10dBm對應功率為10mW。

關於天線
shouxianyaozhidaodeshi,tianxianshiwuyuanqijian,tabenshenbuchanshengnengliang,zengyidegainianzaizhelishizhijiangnengliangyouxiaojizhongxiangmouxietedingdefangxiangfushehuojieshoudiancibodenengli。tianxianzengyiyouzhenzidiejiachansheng,tianxianchangdusuizhezengyizengchangerzengchang,zengyiyuegaoshuomingfangxiangxingyuehao,jinenglianggengjizhong,bobanyueshoulian。

天線的放射範圍通常包含兩個甚至更多個“瓣”,這個“瓣”可以理解為射頻的覆蓋範圍,強度最大的為主瓣,其餘的均為旁瓣,如下圖示意圖:

我們常常能夠看到天線輻射方向圖,這個圖中的強度最大值與參考天線的強度之比取對數後,指的就是方向增益,增益的單位為dBi,這裏理解為db isotropic, isotropic為全向,dB為比,即全向比的增益。比如偶極子天線(半波振子)增益為2.15dBi。
由(you)於(yu)完(wan)美(mei)的(de)全(quan)向(xiang)參(can)考(kao)天(tian)線(xian)無(wu)法(fa)製(zhi)造(zao),而(er)理(li)論(lun)半(ban)波(bo)振(zhen)子(zi)天(tian)線(xian)與(yu)實(shi)際(ji)偶(ou)極(ji)子(zi)天(tian)線(xian)增(zeng)益(yi)類(lei)似(si),因(yin)此(ci)偶(ou)極(ji)子(zi)天(tian)線(xian)也(ye)常(chang)用(yong)作(zuo)參(can)考(kao)天(tian)線(xian),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)的(de)天(tian)線(xian)增(zeng)益(yi)以(yi)dBd為單位,理解為dB dipole,dipole為偶極子。
下圖是一個理想孤立波源輻射,理論半波振子輻射和定向天線增益示意圖:

我們可以在西克天線中看到有一些單位為dBiC,這個單位通常用於圓極化天線,總結下為:
線極化天線增益用dBi,釋義為相對於點圓天線的增益量;
圓極化天線增益用dBiC,換算為dBiC = dBi + 3dB;
偶極子天線增益用dBd,換算為dBd= dBi - 2.15。


gangcaiwomenjiangletianxianzengyishiwuyuande,tianxianbuewaizengjianengliang,jinjinshizhongxinfenpeiershimougefangxiangshangbiquanxiangtianxianfushegengduonengliang,zheliyushepindezengyibingbuyiyang。ruguotianxianzaiyixiefangxiangshangweizheng,namebidingzailingwaiyixiefangxiangweifu,zheyangtianxiansuonengdadaodezengyijiuhetanengfugaidefanweidadaolepingheng,zheyangyefuhewulixuejibendinglvle。
一般情況下,超高頻RFID用3dB(即功率密度降低一半)波(bo)瓣(ban)寬(kuan)度(du)來(lai)定(ding)義(yi)開(kai)啟(qi)角(jiao)度(du),或(huo)者(zhe)說(shuo)孔(kong)徑(jing),有(you)時(shi)候(hou)又(you)稱(cheng)作(zuo)開(kai)啟(qi)角(jiao)度(du)或(huo)半(ban)功(gong)率(lv)角(jiao),或(huo)波(bo)束(shu)寬(kuan)度(du)等(deng)。波(bo)瓣(ban)寬(kuan)度(du)越(yue)窄(zhai),方(fang)向(xiang)性(xing)越(yue)好(hao),作(zuo)用(yong)距(ju)離(li)越(yue)遠(yuan),但(dan)水(shui)平(ping)覆(fu)蓋(gai)麵(mian)就(jiu)越(yue)小(xiao)。







