通信博士“奥卡姆剃刀”懂通信吗？

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通信博士“奥卡姆剃刀”懂通信吗？

作者：Tedsa

最近通信博士@奥卡姆剃刀 以通信专家的姿态对马斯克的Starlink进行了一翻质疑，并且得到他的很多粉丝阵阵叫好。看了他的几个相关帖子，发现他不但没有喷到点上，而且低级错误比比皆是，甚至于电磁波的基本概念都是错的。这么“内行”的通信博士能得到新浪的热捧，怪也不怪。

先看他一个句句都错（正确的废话除外）的帖子。我把他的原话拷贝过来，逐个分析。

奥老师：［无线电波有一个特性，那就是频率越高，其波瓣就越窄，电波的指向性就越强，也就更利于集中能量将信号传递到远方。］

上面这句话错到无从改起，证明了通信博士对电磁波的基本概念都没搞懂。

首先，无线电没有频率越高、指向性（方向性）越强的特性。电磁波束的方向性是由天线决定，而不是由电磁波的频率决定。天线之所以能发射电磁波，是由天线内部的电子振荡造成的，而电子振荡的方向决定了电磁波的发射方向。比如，常见的偶极天线，就可以产生全向电波。低频偶极天线发射的低频电波是全向，同样，高频偶极天线发射的高频电波也是全向的。怎么能说高频电波的指向性就更强呢？

第二、奥老师说电波频率越高，其波瓣越窄。这也是错的。波瓣宽度（Beamwidth）是定向天线常用的一个指标。各种频段都可以设计出窄波瓣的天线。对比常见的L（1~2GHz）和S（2～4GHz）波段，你不能说S波段天线的波瓣一定比L波段天线的波瓣窄。

其实，如果奥老师去过天线实验室的话，他就一定不会说出这么外行的话了。因为，测试定向天线的波瓣宽度的时候，就要用到相同频率的全向天线（水平波瓣宽度360度）做参考。况且实验室会有不同增益的天线。奥老师是不是就没动过手做实验啊？

我猜奥老师之所以犯这么低级的错误，可能是因为看到有些天线处理射频时，频率越高，天线的波瓣越窄，于是就想当然地发表了上文引述的谬论。猜对的话，进一步可以推出，奥老师连天线增益的含义都不懂，甚至连波的干涉和衍射都没搞透。

第三、通信博士认为无线电波频率越高、功率越大，就能传得越远。还是不对。奥老师以为无线电波跟石头一样，你扔的力气越大，石头就飞得越远。奥老师搞通信屈才了，应该去做铅球教练。

地球表面和卫星之间隔着很厚的大气层。大气层里面的物质构成、分布和电离状态会对不同频率的电波进行不同程度的吸收、反射、和折射。因此，那些容易被大气层衰减的频率，即使它的频率很高、功率很大，传播距离还是很近。

奥老师：［马斯克的互联网卫星使用的是Ka波段，在20GHz左右，在C波段和Ku波段越来越拥挤的情况下，Ka波段的确是卫星通信的合理选择。］

奥老师在事实都搞错的情况下，就给人家胡乱评价。

通信博士下载了SpaceX于2016年提交给FCC的技术方案。在这个方案里面，人家明明同时使用了Ku和Ka波段，他却说人家只用了Ka波段。

如果跟别人的C波段（4～8GHz）和Ku波段（12～18GHz）互不干扰，Ka就不是合理选择了？其实SpaceX于去年提交的方案中，已经全部采用V波段或附近的频率。

奥老师：［而我们手机使用的Wi-Fi频段分别是2.4GHz和5GHz，相对来说全向性就比较强，而指向性就比较差，在路由器周围任何方向有较均匀的信号，这很方便我们的使用。］

频率决定射频的方向性，已经成了叨叨的信仰。他错误地认为2.4GHz和5GHz天生就是全向性强的。

事实上，这个频段范围的方向性很强的信号多得是。举几个例子，印度IRNSS导航卫星用到了2.4GHz左右的频率，Inmarsat的S波段卫星用了2GHz左右，卫星电视的C波段用了4GHz左右的频率。这些卫星发射的频率都是方向性很强的点波束。同一个频率下，天线的增益不同，方向性也就不同。通信专家完全不懂啊，绝了。

奥老师：［但全向性信号的衰减很严重，会随着距离的平方倍衰减，如果加上空中干扰，可能是立方倍的衰减，因此不能指望2.4GHz和5GHz的信号传多远。指望手机这点微弱的信号传递给太空中的卫星，这是痴人说梦。］

前面的分析已经证明，奥老师对电磁波、天线的理解根本就是错的。他在这里的“推论”自然也是错的。

首先，全向性信号会随着距离的平方减弱，定向信号同样随着距离的平方减弱。后者之所以比前者传得更远，是因为定向天线的增益与波瓣宽度的平方成反比。波瓣宽度越小，方向性越强，天线的增益越高。比如：功率增益为40dBd的定向天线，它发射的信号强度比它参考的无损半波长偶极全向天线的信号强1万倍。

其次，Inmarsat和Intelsat的双向通信卫星已经用到S（2～4GHz）波段和C波段（4～8GHz），莫非奥老师也要质疑他们？

第三，L波段的卫星手机的体积已经跟智能手机相差无几，电池可以连续通话8个小时。而且它的通信频率在1.6GHz左右，比2.4GHz还低。按照叨叨的理论，指望卫星手机这点微弱的信号打电话，肯定是“痴人说梦”。

第四，奥老师对“空中干扰”的理解也不对。为了保证接收端可以收到信号，设计的时候通常要做链路预算，其中很重要的一点就是要计算路径损失。除了传播距离自然导致的损失，路径损失还包括折射、衍射、散射、吸收、空气湿度等等多种因素造成的损失。实际上，相比叨叨中意的Ka频段，叨叨忧心忡忡的WiFi频率在卫星地球之间的路径损失更小。既然叨叨担忧Wi-Fi频率的“空中干扰”，那就更应该担忧Ka频段的“空中干扰”才对呀。

其实，目前大部分的移动卫星服务（各种定位导航卫星、卫星电话等等），都是采用L和S波段。很重要的原因就是，这2个波段容易穿透电离层、云雾、雨水，不受气候、白天黑夜的影响。其他原因还包括：这种波段的终端设备不需要定向天线、电离层导致的延时小，等等。

庆幸的是，这种波段虽然饱受奥老师的歧视，却得到了卫星公司的真爱。

以上的引文均来自奥老师的同一条微博。通信专家写了一条通信专业的微博，居然句句都错，错得步步惊心、叹为观止。

接着看一下另外几条微博。

奥老师：［在研究马斯克的“星链”计划，图中这颗卫星的地面覆盖面积有多少？相当于多少个北京地区？我对计算结果有点不敢相信，请网友们帮助算一算］

[图一表格是马斯克“星链”计划4425颗卫星的高度和下倾角数据，数据含义见图二示例。请教两个问题：1.五种卫星的地面覆盖面积分别是多少？2.4425颗卫星覆盖地表面积几次？] ????

[这么一颗卫星就能为上百个北京地区提供服务，速率能够吗？好比是在游泳池里打了一个鸡蛋，还能喝出鸡蛋汤的味道？]

从奥老师的提问可以看出，他连最基本的卫星术语都不懂，竟然有勇气给人家的技术文档挑错。好比文盲要给博士论文评审，这勇气已经超过奥特曼了。

1、图一的inclination（轨道倾角）和图二标注的角度，是完全不同的含义。叨叨居然能混为一谈，哎，已经无力吐槽了。

2、inclination是指卫星轨道平面和赤道平面的夹角。图二的角度是由地面用户cpe天线的方向性限制的。再次印证叨叨毫无通信功力。

3、叨叨要是知道ViaSat一颗Ka卫星就为整个北美地区提供百万用户的宽带服务能力（已有70万用户），是不是要惊掉下巴了？何况ViaSat最新一颗的容量又增加了一倍多。奥老师，你没吃过鸡蛋，总见过鸡跑吧？

另外，一个卫星覆盖区很大，但不表示该覆盖范围内的终端只能连这一颗卫星。

其实，要估算Starlink能支持多少用户，根本就不是他那么算的。叨叨一个劲的傻算地球面积和覆盖区面积，倒也傻得可爱。

不是说不能质疑马斯克的方案。但是，如果用一堆错误和无知去质疑，只是徒添笑柄。

(XYS20180307)

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