无线射频专题《射频基础,射频特征,波长,频率,振幅,相位》

波长:

射频信号就是在正负电压之间持续交换的交流电,交流电的每次循环或振荡被定义为从上到下再到上的一次变化,或者从正到负再到正的一次变化,波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离,即射频信号一个周期的距离。

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光速、频率、波长三者的关系:波长=光速/频率,即射频信号频率越高波长越短,波长越长频率越低

射频信号在空气和介质中传输时,信号强度会下降(衰减),通常人们认为频率越高、波长越短的电磁信号衰减得越快,但实际上RF信号的频率和波长特性不会导致衰减,距离才是衰减的主因。我们把天线能够接受能量的有效区域称为天线的孔径,天线的频率越高,天线孔径所能够捕获到的RF能量值越低。虽说频率和波长不会导致衰减,但从表象上来看,波长短频率高的信号衰减更快。理论上电磁信号在真空中可以永久传播,然而当信号穿越地球大气层时,其强度就可能衰减至无线接收灵敏度以下。信号也许可以到达接收机,但是强度太弱以至于无法识别。波长较长的电磁信号有可能在传递较长距离后仍可以保持振幅级别在接收机灵敏度之上。从感觉上好像是波长较短的高频信号不如波长较长的低频信号传播距离远。但事实是频信号变得太弱低于接收灵敏度,而低频信号传播到相同点时仍然可以保持在接收灵敏度之上。无线接收机就好比人的耳朵,当你听到播放音乐的车子开过来的时候,请注意你首先听到的将会是低音(低频)信号,这个例子表明波长较长的低频信号比波长较短的高频信号可以在距离我们更远的地方被听到。大部分无线局域网射频卡工作在2.4GHz或SGHz频段,在图2-5中,可以看到两种不同频段的无线局域网射频波在传播一个周期时的差异

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频率越高的无线信号通过不同的物理介质(如砖墙)时衰减得越快,了解这点对无线工程师来说很重要。首先,覆盖范围与信号在空气中衰减的程度(被称为自由空间路径损耗FSPL,在本章后面讨论)有关;其次,频率越高,能够穿透障碍物的信号越少。例如, 2.4GHz的有号在穿越墙、玻璃和门之后的强度要比5GHz信号穿透相同障碍物后的强度要高。例如你在很远的地方就可以收听到调幅(低频电台节目,但你只能在相对近得多的地方收听到调频。

频率:

频率是指在特定时间间隔内某个特定事件重复的次数,标准测量单位是赫兹(Hz),赫兹的名称起源于德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz),某事件一秒钟发生一次就代表1赫兹。 325Hz即代表该事件每秒发生325次,另外,电磁波的频率也是用赫兹表达的(回忆一下,2.4GHz无线局域网的工作频率,信号每秒钟大约循环了24亿次)

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振幅:

射频信号另一个重要的属性就是振幅,也可以被简单地称为信号强度或功率。在谈及无线传输时,振幅通常是指信号的强弱。振幅被定义为连续波的最大位移,射频信号的振幅值对应于电磁波的电场。当在示波器观察射频信号时,振幅就是由正弦的正脊或负槽来表达的(回忆一下,当你测试WiFi RSSI的时候,测试出来的就与振幅相关)

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在无线局域网中,信号强度通常指传送振幅或接收振幅。传送振幅指离开射额发射器时的初始振幅。例如某无线接入点发射功率为50mw,这指的就是传送振幅。馈线和连接头会导致传送振幅减小,而天线则使传送振幅增加。射频模块接收到的射频信号的强度通常指的就是接收振幅。通过现场勘测得到的信号强度其实就是接收振幅的一个例子。

相位:

相位本身并非RF信号的私有属性,其涉及两路或多路问频信号之间的关系,也牵涉两路波形的波峰与波谷的位置关系。相位可以根据距离、时间或角度进行测量。如果具备相同频率的两个信号的波峰在同一时刻精确对齐,它们就处于同相位置。相反,如果两个具有相同频率的信号的波峰在同一时刻没有精确对齐,它们就处于异相位置。图2-9阐述了这个概念

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请务必了解无线接口卡接收到多路信号时,相位对振幅的影响。两路相位差为零的同相信号的振幅叠加后会导致接收信号强度大大增加,振幅甚至有可能增加两倍。如果信号的相位差达到180″ (信号的波峰对应另一路信号的波谷),信号将会彼此抵消,导致有效信号强度降到零。相位差具有累积效应。依据两路信号相位差的大小,接收信号强度可能增加或减弱。相位差对于理解某些射频现象非常重要(多径现象)。

    原文作者:物联网研究室BBC
    原文地址: https://blog.csdn.net/fengfeng0328/article/details/112393962
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