无线射频技术基础

Posted 2020-09-26 Notebook

 RF （Radio Freqency） 射频，无线电频率

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1.把概念搞清楚~大家认真读几遍，至少扫扫盲~

Ref：射频

 射频（RF）是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz～300GHz之间。

• 射频简称RF，射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
• 每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
• 高频(大于10K)；射频（300K-300G）是高频的较高频段；微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。
• 在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。
• 在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于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，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。

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2. 无线电频谱和波段划分~这部分在样题中出现过，需要掌握。另，此部分内容比较贴近生活，具有一定科普性质，建议详细读。

Ref：https://wenku.baidu.com/view/0e86030df12d2af90242e679.html

ITU（国际电信联盟）

无线电波是频率介于3赫兹和约300G赫之间的电磁波，也作射频电波，或简称射频、射电。无线电技术将声音讯号或其他信号经过转换，利用无线电波传播。射频技术也用在核磁共振上；射频线圈是其研究课题之一。

频谱和波段划分

国际电信联盟波段号码	频段名称	缩写	频率范围	波段	波长范围	用法
			≤ 3 赫兹(≤3Hz)		≥100,000 千米
1	极低频	ELF	3-30 赫兹(3Hz–30Hz)	极长波	100,000千米– 10,000千米	潜艇通讯或直接转换成声音
2	超低频	SLF	30–300 赫兹(30Hz–300Hz)	超长波	10,000千米– 1,000千米	直接转换成声音或交流输电系统（50-60赫兹)
3	特低频	ULF	300–3000 赫兹(300Hz–3KHz)	特长波	1,000千米– 100千米	矿场通讯或直接转换成声音
4	甚低频	VLF	3–30 千赫(3KHz–30KHz)	甚长波	100千米– 10千米	直接转换成声音、超声、地球物理学研究
5	低频	LF	30–300 千赫(30KHz–300KHz)	长波	10千米– 1千米	国际广播、全向信标
6	中频	MF	300–3000 千赫(300KHz–3MHz)	中波	1千米– 100米	调幅(AM)广播、全向信标、海事及航空通讯
7	高频	HF	3–30 兆赫(3MHz–30MHz)	短波	100米– 10米	短波、民用电台
8	甚高频	VHF	30–300 兆赫(30MHz–300MHz)	米波	10米– 1米	调频(FM)广播、电视广播、航空通讯
9	特高频	UHF	300–3000 兆赫(300MHz–3GHz)	分米波	1米– 100毫米	电视广播、无线电话通讯、无线网络、微波炉
10	超高频	SHF	3–30 G赫(3GHz–30GHz)	厘米波	100毫米– 10毫米	无线网络、雷达、人造卫星接收
11	极高频	EHF	30–300 吉赫(30GHz–300GHz)	毫米波	10毫米– 1毫米	射电天文学、遥感、人体扫描安检仪
			> 300 吉赫(>300GHz)		< 1毫米

 

Ref：http://www.srrc.org.cn/NewsShow2637.aspx

中国无线电频率划分：

 Ref：中国无线频谱资源分配详细图解 ，http://bbs.c114.net/thread-964655-1-1.html

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3.相关计算题，样题中有一道，需要重视。涉及到这三个概念的计算，尽量拿下。

Ref：射频

绝对功率

各种射频常用计算单位，是深入地理解射频概念的必备基础知识之一；绝对功率的dB表示射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：

例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为：

例如：1W等于30dBm，等于0dBW。1mW等于0dBm。

 

相对功率

相对功率的dB表示射频信号的相对功率常用dB和dBc两种形式表示，其区别在于：

dB是任意两个功率的比值的对数表示形式；而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。

例如：30dBm - 0dBm = 30 dB

 

天线增益

天线增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对于半波振子Dipole 的功率能量密度之比，半波振子的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi。

 

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术语知识

1．功率/电平（dBm）：放大器的输出能力，一般单位为w、mw、dBm

2．增益（dB）：即放大倍数，单位可表示为分贝（dB）。

注：dBm是取1mw作基准值，以分贝表示的绝对功率电平。换算公式：

电平（dBm）=10lgmw

5W → 10lg5000=37dBm

10W → 10lg10000=40dBm

20W → 10lg20000=43dBm

从上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加3dB

即：dB=10lgA（A为功率放大倍数）

3 ．天线增益（dB）：指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想各向同性天线均匀辐射场场强E0相比，以功率密度增加的倍数定义为增益。Ga=E2/ E02

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相关资料

无线射频基础知识介绍 

射频知识

射频基础知识 

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扩展阅读（应该是非竞赛内容，有兴趣简单看看，时间紧就不要看了）：

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RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术 

RFID不同频段在应用中的选择对比

RFID基础知识大全(入门必读)

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NFC是Near Field Communication缩写，即近距离无线通讯技术。

2003年由飞利浦公司和索尼公司共同开发，它是一种非接触式识别和互联技术。

所谓非接触，是与插卡式阵脚接触所区别，并不是说严格界定NFC设备就不能有物理接触。

两个 NFC 设备之间基使用13.56MHz 的频率进行无线通讯。

Ref：http://www.nfchome.org/quick-start-for-nfc-applications

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NFC技术起源于RFID，但是与RFID相比有一定的区别，主要包括以下内容：

1. 工作频率
NFC的工作频率为13.56MHz，而RFID的工作频率有低频，高频（13.56MHz）及超高频。
2. 工作距离
NFC的工作距离理论上为0~20cm，但是在产品的实现上，由于采用了特殊功率抑制技术，使其工作距离只有0~10cm，从而更好地保证业务的安全性。由于RFID具有不同的频率，其工作距离在几厘米到几十米不等。
3. 工作模式
NFC同时支持读写模式和卡模式。而在RFID中，读卡器和非接触卡是独立的两个实体，不能切换。
4. 点对点通信
NFC支持P2P模式，RFID不支持P2P模式。
5. 应用领域
RFID更多的应用在生产，物流，跟踪和资产管理上，而NFC则工作在门禁，公交卡，手机支付等领域。
6. 标准协议
NFC的底层通讯协议兼容高频RFID的底层通信标准，即兼容ISO14443/ISO15693标准。NFC技术还定义了比较完整的上层协议，如LLCP，NDEF和RTD等。综上，尽管NFC和RFID技术有区别，但是NFC技术，尤其是底层的通信技术是完全兼容高频RFID技术的。因此在高频RFID的应用领域中，同样可以使用NFC技术。