了解如何將最大功率從放大器傳輸?shù)教炀€，以及如何使用示波器估算這種功率。

射頻技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是：一個(gè)人相對(duì)容易阻礙甚至徹底破壞另一個(gè)人的無(wú)線通信。無(wú)線電波在空氣中傳播，對(duì)所有人都是可用的，包括那些有意或無(wú)意地傳輸可能被描述為干擾的信號(hào)的人。

首先，重要的是要理解，已經(jīng)傳輸?shù)臒o(wú)線電信號(hào)是無(wú)法“摧毀”或“損壞”的。然而，干擾的效果可能等同于破壞原始信號(hào)，因?yàn)樗鼤?huì)損害接收器從該信號(hào)中提取重要信息的能力。換句話說，信息仍然存在，但對(duì)于特定的接收器來(lái)說，它實(shí)際上已經(jīng)不存在了。

在射頻設(shè)計(jì)中，干擾一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，而無(wú)線設(shè)備的激增也沒有讓情況變得簡(jiǎn)單。有多種方法可以使系統(tǒng)具有抗干擾性，這些將在以后會(huì)詳細(xì)討論。大部分的干擾僅僅是因?yàn)榉峭ㄐ旁O(shè)備經(jīng)常需要使用類似的載波頻率。

然而，也存在故意干擾的情況，這被稱為干擾壓制或阻塞。其目標(biāo)是發(fā)送信號(hào)，以某種方式阻止其他無(wú)線系統(tǒng)維持成功的通信。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，干擾壓制是一種重要的戰(zhàn)術(shù)，而在日常生活中，它則是一種滋擾（或更糟）行為，且完全是非法的。

這張頻譜圖顯示了一個(gè)旨在干擾GPS設(shè)備的強(qiáng)烈信號(hào)。

法規(guī)

一開始，政府會(huì)對(duì)無(wú)線傳輸進(jìn)行監(jiān)管，這似乎很奇怪——我們真的能對(duì)像電磁波輻射這樣無(wú)形的東西制定法律嗎？但是，干擾壓制（jamming）的例子清楚地表明，缺乏監(jiān)管會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重問題。為了確保電磁波輻射領(lǐng)域不會(huì)淪為干擾信號(hào)的混亂群體，需要嚴(yán)格的組織。

現(xiàn)在很多企業(yè)朋友把產(chǎn)品遠(yuǎn)銷美國(guó)，就需要FCC認(rèn)證。FCC：聯(lián)邦通信委員會(huì)。而其他國(guó)家的產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)，那必須被中國(guó)工業(yè)和信息化部（MIIT）的許可。想要利用電磁波頻譜一部分的私人組織和公共組織必須獲得FCC、MIIT的許可；這種許可被稱為執(zhí)照。對(duì)于范圍有限、不太可能造成重大干擾的系統(tǒng)，存在例外情況。

最大功率

如果你對(duì)（合法的）免許可無(wú)線電傳輸感興趣，你需要了解自己的發(fā)射功率。即使官方規(guī)定以有效距離或其他指標(biāo)來(lái)表示，你也應(yīng)該能夠確定在這些情況下通常被認(rèn)為可接受的發(fā)射功率——并且估算功率比試圖準(zhǔn)確測(cè)量系統(tǒng)的范圍或天線某一距離處的場(chǎng)強(qiáng)要容易得多。

基于FCC“第15部分”規(guī)則的場(chǎng)強(qiáng)限制（針對(duì)特定頻率范圍）

在射頻電路和其他所有類型的電路中，一個(gè)元件所消耗的功率等于該元件兩端的電壓與流過該元件的電流的乘積。你可能會(huì)覺得天線只是一個(gè)導(dǎo)體，因此電阻非常小。的確，導(dǎo)體在直流電下電阻非常低，但在高頻下，天線具有顯著的輸入阻抗。我們關(guān)心的是在我們用來(lái)發(fā)射射頻信號(hào)的特定頻率下天線的阻抗；我們需要這些信息來(lái)估算傳輸?shù)教炀€的功率量。

電壓傳輸與功率傳輸

在典型的數(shù)字或模擬電路中，我們通常不希望電線或PCB走線的電阻為50Ω。對(duì)于被描述為導(dǎo)體的東西來(lái)說，這是一個(gè)極高的電阻值。但我們必須記住，在低頻電路中，我們通常關(guān)心的是電壓傳輸，即我們希望確保輸入引腳上的電壓盡可能接近前一個(gè)輸出引腳上的電壓。為了實(shí)現(xiàn)良好的電壓傳輸，我們需要低輸出阻抗、低導(dǎo)體阻抗和高輸入阻抗。

然而，在射頻發(fā)射機(jī)（或音頻放大器）的輸出階段，目標(biāo)是功率傳輸。我們不僅僅想將電壓從一個(gè)設(shè)備移動(dòng)到另一個(gè)設(shè)備；我們希望天線上有顯著的電流流過，以便它擁有足夠的電能可以轉(zhuǎn)化為輻射的電磁能。

當(dāng)負(fù)載阻抗的絕對(duì)值等于源阻抗的絕對(duì)值時(shí)，就會(huì)發(fā)生最大功率傳輸。

如你所見，當(dāng)RL（負(fù)載阻抗）等于RS（源阻抗）時(shí)，負(fù)載功率（PL）達(dá)到最大值。但請(qǐng)注意，效率（η）在這一點(diǎn)之后仍然會(huì)繼續(xù)增加。最大功率傳輸并不對(duì)應(yīng)最大效率。

在射頻電路中，放大器的輸出級(jí)（以及連接放大器與天線的傳輸線）通常具有50Ω的阻抗，因此天線的阻抗也必須為50Ω，以確保最大功率傳輸。（這里另一個(gè)重要話題是“匹配網(wǎng)絡(luò)”，用于改善放大器與天線之間的阻抗匹配；匹配網(wǎng)絡(luò)在射頻放大器設(shè)計(jì)中的重要性）

功率估算

前面的討論解釋了為什么我們可以通過將功率放大器連接到50Ω示波器輸入來(lái)分析射頻輸出級(jí)：大多數(shù)射頻系統(tǒng)都是基于50Ω阻抗構(gòu)建的，因此你通常需要一個(gè)50Ω的天線阻抗。

當(dāng)然，如果你知道電路的相關(guān)電壓和阻抗特性，你可以直接計(jì)算傳輸?shù)教炀€的功率。使用SPICE模擬器也是一種有效的方法。但如果在你的情況下這些技術(shù)不實(shí)用，或者你想要經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，你就需要使用測(cè)量設(shè)備。

如果你有頻譜分析儀，那么請(qǐng)務(wù)必使用它。它正是為此類信息而設(shè)計(jì)的。如果你沒有頻譜分析儀，你可以使用示波器。通過50Ω的示波器輸入查看信號(hào)的RMS電壓，然后根據(jù)V2/R計(jì)算功率，其中R=50Ω。

總結(jié)

電磁傳輸受到嚴(yán)格的監(jiān)管，以減少無(wú)意干擾相關(guān)的問題。在民用生活環(huán)境中，故意干擾（也稱為干擾或壓制）是非法的。

在中國(guó)，發(fā)射設(shè)備通常需要獲得需要獲得中國(guó)工業(yè)和信息化部（MIIT）的許可。在美國(guó)，發(fā)射設(shè)備通常需要獲得聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）的許可。

在限制發(fā)射功率的特定條件下，可以實(shí)現(xiàn)免許可操作。

為了實(shí)現(xiàn)從放大器到天線的最大功率傳輸，放大器的輸出阻抗的幅度必須與天線的輸入阻抗的幅度相匹配。

發(fā)射功率可以通過數(shù)學(xué)分析或SPICE模擬來(lái)確定，也可以使用頻譜分析儀或示波器進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。