射頻功率的定義

今天我們來簡單聊聊幾個常見功率的參數。

01 射頻功率的定義

在低頻電路中，信號的大小通常都是用電壓或者電流來表示的，而在射頻電路中，由于傳輸線上存在駐波，電壓和電流失去了唯一性，所以射頻信號大小一般是用功率來表示的。

功率被定義為單位時間內的能量流，國際通用的功率單位是W（瓦），其定義為J/s（焦耳/s）,在行波條件下，射頻功率也可以采用類似低頻電路的表達方式：

在上述公式中，P為功率（W），I為電流（A），V為電壓（V），而Z0為無損傳輸線的特征阻抗。

02?平均功率

“平均功率”一詞通常用于射頻和微波系統，與之相對的是瞬時功率。瞬時功率變化得太快，因此沒有意義。平均功率是在具有最低頻率分量的時間段內傳遞的平均能量。功率傳輸始終是一個正值，不像電壓和電流（可以在正負值之間波動）。

平均功率不依賴于調制類型和載頻數量。絕大多數的發射系統驗收標準都規定了平均功率及其誤差范圍。如FM廣播發射機在正常運行時的輸出功率允許偏差應在額定功率的10%范圍內。同時工程師判斷系統性能及是否需要做系統維護或者校準提供有力證據。

03?峰值功率

峰值功率就是載頻功率的峰值。通常概率取為0.01%。通過測量峰值功率可以檢測發射機是否過載。如果已調信號上升沿出現過沖，可能會對元器件造成傷害，導致系統丟包，增加系統的誤碼率。

? ? ? 峰值功率示意圖

04?峰均比

峰值功率既是只以某種概率出現的肩峰的瞬時功率。通常概率取為0.01%。

平均功率是系統輸出的實際功率。在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為某個概率下的峰均比，單位為dB。對于功率測量而言，峰均功率比可用于評估一個數字調制的射頻信號的共性，測試工程師只需要了解被測信號的峰均功率比，即可判斷其功率的大小。如果峰均比太大，發射機發射出的信號可能會失真，對放大器的線性要求高。

? ? ??峰值功率?vs?平均功率

峰均比的應用有兩種：

1、??在射頻中用來評價器件非理想線性帶來的影響。

2、??在調整方式上的不同，這里基本的先了解單載波和多載波。

（1）峰均比可以用來評價器件(基帶DAC和RF的HPA)非理想線性帶來的影響，所以在實際中峰均比越大的信號，在應用相同非線性器件時需要引入越大的功率回退。但在實際中信號中可能有很多小于峰值的次峰，峰均比不能表示出來，但是略小于峰值的次峰，那么非線性對信號的畸變影響并不大。當然，PAPR?只是一個簡單的指標，并不能完全確定信號受非線性的影響。邏輯上用幅度的概率分布應該會更精確一些，但是實際應用會很麻煩。

（2）對于單載波和多載波的峰均比是有些不同的：

正弦波（單載波）有峰均比一說。這個比值是峰值功率跟均值功率的一個比，是時間域測量結果。既然是時域的結果，就一定要附上采樣時間。比如正弦波，你關心它的一個周期內的特性，在一個周期采很多點，那得到數據就會有峰均比。如果關心幾個周期，每個周期只有一個點，那么結果就是沒有峰均比。平時在通信里面的峰均比都是取寬帶信號，也就是關心多個周期的數據。那么在多個正弦波（多載波）時候，由于相位影響，周期與周期間功率是不一樣的，也就會出現峰均比。一般不太關心一個周期內的信號功率變化。

對于IQ調制信號，我們通常測一個或幾個slot的能量，多個chip的數據，也是時域測量。這是在一定采樣時間上面得到的，不太關心，某個chip的電壓變化。

以下為書上的解釋：

05?互補積累分布函數（CCDF）

CCDF定義為正向功率超過給定門限的概率。

功率計每隔一段時間對功率采樣一次，并和用戶設定的門限值比較，超過門限的時間與總時間的關系就是CCDF。如PAR=9.1@0.1%,各種概率下的峰均比就形成了CCDF曲線（互補累積分布函數）。在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子。