本人是一名射頻工程師,在一大型通信設(shè)備商已工作多年,個人對家用射頻檢測設(shè)備頗感興趣。這個領(lǐng)域魚龍混雜廠家夸大電磁波輻射危害、忽悠消費者的伎倆目不暇接。下文就目前市場上的一些產(chǎn)品的現(xiàn)象給大家做一些專業(yè)的分析。
電磁場檢測儀器分為兩類,一類是通用檢測設(shè)備,不區(qū)分工作頻段的;另一類是區(qū)分頻段的專業(yè)檢測設(shè)備。
不管哪類儀器,對于高頻信號的檢測都離不開天線的使用。而學(xué)習(xí)過天線基本知識的人都知道,天線的“帶寬”是非常有限的,即使是一個寬帶天線,對于不同的頻率的信號,它的增益幅度也天差地別,也就是說,即使電磁場的場強(qiáng)彼此相同,但是頻率不同,那么在經(jīng)過同一個天線接收之后,得到的功率也是不一樣的。
而我們希望其工作的頻段為從幾十MHz到3GHz,是相當(dāng)寬的,因此,如果要測量精確,除非進(jìn)行某種形式的補償(修正)。對于一兩百元的微型設(shè)備,高精度的補償是根本不可能的。
首先,假設(shè)我們采用數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行功率補償(包括DSP、單片機(jī)、軟件等),信號進(jìn)入系統(tǒng)后,我們首先需要識別的是:它是什么頻率的信號?例如,識別出來是900MHz的信號,而已知的天線測量值和準(zhǔn)確值差了2dB,就在最終讀數(shù)上加上2dB,如果是400MHz,就加上5dB。
實現(xiàn)這個功能需要“鑒頻器”,但是普通的鑒頻器帶寬極窄(也就是幾KHz幾MHz),只有我們工作帶寬的千分之一到百分之一,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到需求,即使是高端寬帶鑒頻器(用在大型通信設(shè)備包括軍用設(shè)備上的),也至少要用兩三個才能滿足要求,而我們只有一兩百元的價格,絕對達(dá)不到要求。要不自己設(shè)計鑒頻電路?對不起,那體積可是小不了的。
其次,不僅僅是天線,傳感器在不同頻率上的靈敏度也是不同的,補償時需要一起考慮進(jìn)去。
再次,如果同時有多個頻段的信號存在怎么辦?是只補償其中一個,還是都補償呢?最終顯示的值可只有一個!
另外,補償功能需要的的存儲器、DSP芯片占用的成本和體積如何壓縮?
最后,對不同頻率信號分別處理,需要好幾個通道,這成本又翻倍了。
怎么實現(xiàn)?答案是:沒有辦法!我們手中沒有任何家用設(shè)備會面對這么復(fù)雜的場景。手機(jī)、電腦、任何你所知的智能設(shè)備都是工作在非常有限的頻率上的。而相對于智能產(chǎn)品豐富的應(yīng)用,普通消費者不會接受一個小小的輻射檢測器竟然需要這么復(fù)雜的技術(shù),竟然需要成千上萬的價格。
實際上呢,這就是射頻信號與數(shù)字信號的差別,這就是專業(yè)設(shè)備與家用設(shè)備的差別。為什么專業(yè)的輻射檢測設(shè)備那么大塊頭?好幾千甚至上萬的價格?那不是沒有道理的。
考慮到這些,廠家是不會這么做的。而如果不是這么做,儀器測量下來的結(jié)果和實際值的差別肯定是在十幾甚至幾十dB,換算成倍數(shù),那就是幾百上千倍了。廠家卻講:我們的儀器精度達(dá)到0.1V/m,達(dá)到1uW/cm2。此時,你應(yīng)該對他說:別忽悠我了。實際上,這種宣傳指的是:“我顯示器能顯示到小數(shù)點后一位哦!”但是和實際值差別多大,就需要檫亮眼睛了!
這樣的儀器只能判斷信號的有無,至于準(zhǔn)確度,千萬別看它的顯示數(shù)字,它顯示的到底什么意思只有天知道。
低頻帶寬極窄,做精確相對有可能,對于高頻信號,如果只是測某幾個特定的頻率,那還有可能把它調(diào)準(zhǔn),但如果是任意的頻率,這種價位根本想都別想了。
那我們就沒有低成本的提高精度的辦法了嗎?答案是否定的。
實現(xiàn)的辦法就是,不在后端(數(shù)字邏輯電路)用軟件去補償,而在前端(射頻電路),通過天線、信道、傳感器等純硬件的設(shè)計,使用“功率補償式天線技術(shù)”。
這種天線設(shè)計與后面的傳感器緊密相關(guān),就是說,對于不同的傳感器,針對它的靈敏度特性,量身設(shè)計一副天線:在傳感器靈敏度高的頻率上,天線增益??;在傳感器靈敏度低的頻率上,天線增益高。這樣,總的接收特性是相對平坦的。這才是精簡高效的設(shè)計。
根據(jù)對市場上廠家電路的拆解分析,還沒有哪家采用的是這樣的設(shè)計。目前本人的設(shè)計已經(jīng)申請到了專利。樣機(jī)可以做到的是,在30MHz~2.1GHz,設(shè)計測量精度在正負(fù)1dB以內(nèi)。當(dāng)然,如果經(jīng)過精心的調(diào)試,把精度提高到0點幾dB以內(nèi),也是非常有希望的。