Osnovna teorija radijskih frekvenc (RF)

1. Kaj je radijska frekvenca?

Radijska frekvenca, skrajšano kotRF, je okrajšava za visokofrekvenčno elektromagnetno valovanje izmeničnega toka.

Elektromagnetni valovi so pravzaprav precej znani pojmi.

Po Maxwellovi teoriji elektromagnetnega polja nihajoče električno polje proizvaja nihajoče magnetno polje, nihajoče magnetno polje pa nihajoče električno polje.

Elektromagnetna polja se nenehno širijo navzven v vesolju in tvorijo elektromagnetne valove.

Naslednji diagram grobo prikazuje ta proces, kjer E predstavlja električno polje, B pa magnetno polje.

Faza in amplituda električnega in magnetnega polja na istem mestu na osi se sčasoma spreminjata.

Običajno je radijska frekvenca (RF) skupni izraz za elektromagnetne valove s frekvencami nihanja med 300 KHz in 300 GHz in se pogosto uporablja v radarskih in brezžičnih komunikacijah.

2. Osnovne značilnosti radijske frekvence

Za opis danega RF signala se lahko lotimo s štirih vidikov: frekvence, valovne dolžine, amplitude in faze.

2.1 Frekvenca in valovna dolžina

Frekvenca elektromagnetnega valovanja se nanaša na frekvenco nihanj elektromagnetnega polja.

Valovi imajo periodo, frekvenca (f) pa je število ciklov, v katerih se val pojavi v dani časovni enoti, merjeno v Hertzih (Hz).

Naslednja slika predstavlja valovno obliko signala s frekvenco 10 Hz na časovno enoto.

Valovna dolžina（ λ） Razdalja, na kateri se val širi v obdobju, pri konstantni hitrosti širjenja pa je valovna dolžina obratno sorazmerna s frekvenco, tj. λ =  C/f.

RF s podobnimi frekvencami bodo motili drug drugega, zato obstaja namenska organizacija za upravljanje spektra za dodelitev frekvenčnih pasov, izogibanje medsebojnim motnjam med aplikacijami in standardizacijo uporabe RF.

Zaradi dejavnikov, kot je slabljenje, se lahko nizkofrekvenčni elektromagnetni valovi na splošno širijo na daljše razdalje kot visokofrekvenčni elektromagnetni valovi, zato se pogosto uporabljajo v radarju nad vidnim poljem.

Visokofrekvenčni elektromagnetni valovi imajo visoko energijo, močno sposobnost prodora in večjo pasovno širino, zdaj pa se uporabljajo tudi v nekaterih komunikacijah v vidnem polju za ublažitev težave z nizkofrekvenčnimi zastoji, kot je mmWave komunikacija.

2.2 Amplituda

Amplitudni signal RF je merilo variacije nihanja električnega polja v enem ciklu. Za sinusne valove ga lahko predstavimo z najvišjo vrednostjo ①, najvišjo vrednostjo ② in srednjo kvadratno vrednostjo 3.

2.3 Faza

Faza se nanaša na položaj posamezne časovne točke v valovnem obdobju, običajno izraženo v radianih v sinusnih valovih.