Basistheorie van radiofrequentie (RF)

1. Wat is radiofrequentie?

Radiofrequentie, afgekort alsRF, is de afkorting voor hoogfrequente wisselstroom elektromagnetische golven.

Elektromagnetische golven zijn eigenlijk heel bekende concepten.

Volgens de elektromagnetische veldtheorie van Maxwell produceert een oscillerend elektrisch veld een oscillerend magnetisch veld, en produceert een oscillerend magnetisch veld een oscillerend elektrisch veld.

Elektromagnetische velden planten zich voortdurend naar buiten voort in de ruimte en vormen elektromagnetische golven.

Het volgende diagram illustreert dit proces grofweg, waarbij E het elektrische veld vertegenwoordigt en B het magnetische veld.

De fase en amplitude van elektrische en magnetische velden op dezelfde positie op de as zullen in de loop van de tijd veranderen.

Normaal gesproken is radiofrequentie (RF) een verzamelnaam voor elektromagnetische golven met oscillatiefrequenties tussen 300 kHz en 300 GHz, en wordt veel gebruikt in radar- en draadloze communicatie.

2. Basiskenmerken van radiofrequentie

Om een ​​bepaald RF-signaal te beschrijven, kan het vanuit vier perspectieven worden benaderd: frequentie, golflengte, amplitude en fase.

2.1 Frequentie en golflengte

De frequentie van elektromagnetische golven verwijst naar de frequentie van elektromagnetische veldoscillaties.

Golven hebben een periode en de frequentie (f) is het aantal cycli dat een golf optreedt binnen een bepaalde tijdseenheid, gemeten in Hertz (Hz).

De volgende afbeelding geeft de golfvorm weer van een signaal met een frequentie van 10 Hz per tijdseenheid.

Golflengte (λ) De afstand waarop een golf zich binnen een bepaalde periode voortplant, en bij een constante voortplantingssnelheid is de golflengte omgekeerd evenredig met de frequentie, dat wil zeggen λ =  C/f.

RF met vergelijkbare frequenties zal met elkaar interfereren, dus er is een speciale organisatie voor het beheer van het spectrum om frequentiebanden toe te wijzen, wederzijdse interferentie tussen toepassingen te voorkomen en het gebruik van RF te standaardiseren.

Vanwege factoren zoals verzwakking kunnen laagfrequente elektromagnetische golven zich over het algemeen over langere afstanden voortplanten dan hoogfrequente elektromagnetische golven, en worden ze daarom vaak gebruikt in radars over de zichtlijn.

Hoogfrequente elektromagnetische golven hebben een hoge energie, een sterk penetratievermogen en een hogere bandbreedte, en worden nu ook gebruikt in bepaalde zichtlijncommunicatie om het probleem van laagfrequente congestie te verlichten, zoals mmWave-communicatie.

2.2 Amplitude

Het amplitudesignaal van RF is een maat voor de variatie van de elektrische veldoscillatie binnen een enkele cyclus. Voor sinusgolven kan deze worden weergegeven door piekwaarde ①, piek-tot-piekwaarde ② en wortelgemiddelde kwadratische waarde ③.

2.3 Fase

Fase verwijst naar de positie van een enkel tijdstip in de golfperiode, meestal uitgedrukt in radialen in sinusgolven.