Základní teorie rádiové frekvence (RF)

1. Co je to radiofrekvence?

Radiofrekvence, zkráceně jakoRF, je zkratka pro vysokofrekvenční střídavé elektromagnetické vlny.

Elektromagnetické vlny jsou vlastně docela známé pojmy.

Podle Maxwellovy teorie elektromagnetického pole vytváří oscilující elektrické pole oscilující magnetické pole a oscilující magnetické pole vytváří oscilující elektrické pole.

Elektromagnetická pole se nepřetržitě šíří ven v prostoru a vytvářejí elektromagnetické vlny.

Následující diagram zhruba ilustruje tento proces, kde E představuje elektrické pole a B představuje magnetické pole.

Fáze a amplituda elektrického a magnetického pole ve stejné poloze na ose se bude v průběhu času měnit.

Rádiová frekvence (RF) je obvykle souhrnný termín pro elektromagnetické vlny s oscilačními frekvencemi mezi 300 kHz-300 GHz a je široce používán v radarové a bezdrátové komunikaci.

2. Základní charakteristiky radiofrekvence

Abychom popsali daný RF signál, můžeme k němu přistupovat ze čtyř hledisek: frekvence, vlnová délka, amplituda a fáze.

2.1 Frekvence a vlnová délka

Frekvence elektromagnetických vln se vztahuje k frekvenci oscilací elektromagnetického pole.

Vlny mají periodu a frekvence (f) je počet cyklů, ve kterých vlna nastane v dané časové jednotce, měřeno v hertzech (Hz).

Následující obrázek představuje průběh signálu s frekvencí 10 Hz za jednotku času.

Vlnová délka（λ） Vzdálenost, ve které se vlna šíří za určitou periodu a při konstantní rychlosti šíření je vlnová délka nepřímo úměrná frekvenci, tj. λ =  C/f.

RF s podobnými frekvencemi se budou navzájem rušit, takže existuje specializovaná organizace pro správu spektra, která přiděluje frekvenční pásma, zabraňuje vzájemnému rušení mezi aplikacemi a standardizuje používání RF.

Kvůli faktorům, jako je útlum, se mohou nízkofrekvenční elektromagnetické vlny obecně šířit na delší vzdálenosti než vysokofrekvenční elektromagnetické vlny, a proto se často používají v radaru s přímým dohledem.

Vysokofrekvenční elektromagnetické vlny mají vysokou energii, silnou penetrační schopnost a větší šířku pásma a nyní se také používají v některých přímých komunikacích ke zmírnění problému nízkofrekvenčního zahlcení, jako je komunikace mmWave.

2.2 Amplituda

Amplitudový signál RF je mírou změny oscilace elektrického pole v rámci jednoho cyklu. U sinusových vln může být reprezentována špičkovou hodnotou ①, špičkovou hodnotou ② a střední kvadratickou hodnotou ③.

2.3 Fáze

Fáze označuje polohu jednoho časového bodu ve vlnové periodě, obvykle vyjádřenou v radiánech v sinusových vlnách.