Grundläggande teori om radiofrekvens (RF)

1. Vad är radiofrekvens?

Radiofrekvens, förkortat somRF, är förkortningen för högfrekventa elektromagnetiska vågor med växelström.

Elektromagnetiska vågor är faktiskt ganska välbekanta begrepp.

Enligt Maxwells elektromagnetiska fältteori producerar ett oscillerande elektriskt fält ett oscillerande magnetfält och ett oscillerande magnetfält producerar ett oscillerande elektriskt fält.

Elektromagnetiska fält fortplantar sig kontinuerligt utåt i rymden och bildar elektromagnetiska vågor.

Följande diagram illustrerar ungefär denna process, där E representerar det elektriska fältet och B representerar magnetfältet.

Fasen och amplituden för elektriska och magnetiska fält vid samma position på axeln kommer att förändras över tiden.

Vanligtvis är Radio Frequency (RF) en samlingsbeteckning för elektromagnetiska vågor med svängningsfrekvenser mellan 300KHz-300GHz, och används flitigt inom radar och trådlös kommunikation.

2. Grundläggande egenskaper för radiofrekvens

För att beskriva en given RF-signal kan den närmas ur fyra perspektiv: frekvens, våglängd, amplitud och fas.

2.1 Frekvens och våglängd

Frekvensen av elektromagnetiska vågor hänvisar till frekvensen av elektromagnetiska fältsvängningar.

Vågor har en period, och frekvensen (f) är antalet cykler som en våg inträffar inom en given tidsenhet, mätt i Hertz (Hz).

Följande figur representerar vågformen för en signal med en frekvens på 10 Hz per tidsenhet.

Våglängd（ λ） Avståndet med vilket en våg fortplantar sig inom en period, och under en konstant utbredningshastighet, är våglängden omvänt proportionell mot frekvensen, dvs λ =  C/f.

RF med liknande frekvenser kommer att störa varandra, så det finns en dedikerad organisation för att hantera spektrumet för att allokera frekvensband, undvika ömsesidig interferens mellan applikationer och standardisera användningen av RF.

På grund av faktorer som dämpning kan lågfrekventa elektromagnetiska vågor i allmänhet spridas längre avstånd än högfrekventa elektromagnetiska vågor, och används därför ofta i radar över siktlinjen.

Högfrekventa elektromagnetiska vågor har hög energi, stark penetrationsförmåga och högre bandbredd, och används nu även i någon synlinjekommunikation för att lindra problemet med lågfrekvent trafikstockning, såsom mmWave-kommunikation.

2.2 Amplitud

Amplitudsignalen för RF är ett mått på variationen av elektriska fältsvängningar inom en enda cykel. För sinusvågor kan det representeras av toppvärde ①, topp till toppvärde ② och rotmedelvärde ③.

2.3 Fas

Fas hänvisar till positionen för en enda tidpunkt i vågperioden, vanligtvis uttryckt i radianer i sinusvågor.