射频通信知识科普

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        在我们日常工作中,经常会遇到“射频通信”这个名词,那么它究竟是什么呢?今天让我们一起来了解一下。
射频就是射频电流(简称RF)。当电磁波频率高于100kHz时,电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力,我们把这种具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。

     射频通信,即是利用了射频进行信息传输,是一种无线通信方式。

一、电磁波

     电磁波是由方向相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场。

     电磁波有三大属性,即振幅、频率和波形。对于可见光而言,这三者分别对应光颜色的明度,色相和色度,对于单一频率的电磁波而言,还有初相位的概念,其波形为正弦曲线(余弦曲线),称之为正弦波(余弦波)。
     典型例子就是激光,激光的波形接近正弦波,频谱更纯粹,单色性更好。

二、直射波

三、反射波

     反射波,是指波动在不同密度的媒质分界面发生反射与折射,反射波并没有发生半波损失。
应用:因为反射是波动在传播媒质的两种密度不同的分界面中才会发生,并且分界面媒质密度差越大,波的反射量越大,折射量越小。波的入射角越小,反射量越小,折射量越大。所以反射波可以用于高速铁路无线覆盖、水电站等选址工作。

四、绕射波

 

      绕射波是指地下任何小于或能与地震波波长相比拟的不均匀体,如断块、断棱均可看作是绕射点,当地震波通过绕射点时产生的波。

     绕射波分为狭义绕射波和广义绕射波。

     绕射是最基本的,反射波是反射界面上所有小面积元产生的绕射波的总和,这种绕射叫广义绕射。

     地下任何小于或能与地震波波长相比拟的不均匀体,如断块、断棱均可看作是绕射点,当地震波通过绕射点时产生的绕射波为狭义绕射。

五、散射波

     散射波从物理学角度来说,如果界面凹凸不平,在凹(或凸)部分的尺度相对于波长很大时,发生波的反射;相对于波长较小或可比时则发生散射,形成散射波。
     在实际的通信系统中,树叶、街道标志和灯柱等会引发散射。

六、多径效应

 

     多径效应:指电磁波经不同路径传播后,各分量场到达接收端时间不同,按各自相位相互叠加而造成干扰,使得原来的信号失真,或者产生错误。
小时候看模拟信号电视的过程中经常会遇到,如果信号较差,就会看到屏幕上出现重影,这是因为电视上的电子枪从左向右扫描时,用后到的信号在稍靠右的地方形成了虚像,这就是多径效应产生的影响。由此可见,多径效应对于数字通信、雷达最佳检测等都有着严重影响。

七、趋肤效应

 

    我们都知道电流大小是指在单位时间内通过单位面积的电荷量多少。如果由于某种原因导致电流在导体中分布不平均,电流大量聚集在导电的表面上,越往导体中心电流越小。把这种现象称为趋肤效应,也有人叫集肤效应。

应用:最常见的典范应用就是室外电视天线。室外电视天线接收的无线电波频率很高,一般达几百MHZ,所以它的趋肤效应就非常明显。为了降低材料成本、满足趋肤效应,所以电视室外天线一般都是采用空心铝管制作而成。

     除此之外,我们知道常用的电力电缆线有单股线和多股线,但是信号传输电缆线都是采用多股,这是因为信号电流频率一般都比较高,趋肤效应明显,为了增加电线表面积、提高利电线用率,所以信号传输电缆线都是采用多股线。

八、阴影效应

     阴影效应很好理解,我们买房子时会关注楼间距,因为楼之间的阴影会影响房间采光,这就是光传播过程中的阴影效应。

     在无线通信系统中,移动台在运动的情况下,由于地形不平、建筑物的高低等对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区,从而形成电磁场阴影,这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应。

九、菲涅耳区

     菲涅耳区是在收发天线之间,由电波的直线路径与折线路径的行程差为nλ/2的折点(反射点)形成的、以收发天线位置为焦点,以直线路径为轴的椭球面。

     为保证系统正常通信,收发天线架设的高度要满足使它们之间的障碍物尽可能不超过其菲涅尔区的20%,否则电磁波多径传播就会产生不良影响,导致通信质量下降,甚至中断通信。

十、慢衰落和快衰落

     在无线通信系统中,由障碍物阻挡造成阴影效应,接收信号强度下降,但该场强中值随地理改变变化缓慢,故称慢衰落。又称为阴影衰落、对数正态衰落。我们上面讲到的阴影效应,就是产生慢衰落的一个重要原因。

    由于移动体周围有许多散射、反射和折射体,引起信号的多径传输,使到达的信号之间相互叠加,其合成信号幅度表现为快速的起伏变化,其变化率比慢衰落快,故称它为快衰落,又称短期衰落。

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2022年3月9日 15:20
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