射频（RF）基本理论

1. 什么是射频？本文援用地点：射频简称RF，是高频交换变更电磁波的简称。电磁波实在就是比拟熟习的观点了，根据麦克斯韦的电磁场实践：振荡的电场发生振荡的磁场，振荡的磁场发生振荡的电场，电磁场在空间内一直向别传播，构成了电磁波。下图能够大抵表现表现这个进程，E代表电场，B代表磁场。在轴上统一地位的电场、磁场的相位跟幅度均会跟着时光产生变更。平日情形下，射频]article_adlist-->是振荡频率在300KHz-300GHz之间的电磁波的统称，被普遍利用于雷达跟无线通讯。2. 射频基础特点为了描写给定射频旌旗灯号，能够从频率、波长、幅度、相位四个角度动身。2.1 频率跟波长电磁波的频率即电磁场振荡的频率。稳定存在周期，频率（f）即给定单元时光内的波产生的周期数，单元为赫兹（Hz）。下图表现的是频率为10Hz的旌旗灯号单元时光内的波形。波长（λ）即波在一个周期内传布的间隔，在传布速率必定的情形下，波长与频率成正比，即，λ = c / f。类似频率的RF之间会彼此烦扰，因而有专门治理频谱的构造来调配应用频段，防止利用之间的相互烦扰，标准RF的应用。因为衰减等要素影响，低频电磁波个别能比高频电磁波传布更长的间隔，因而常常被用来超视距雷达。而高频电磁波能量高，穿透才能强，带宽更高，当初也被用于一些视距内的通讯来缓解低频段拥堵的成绩，比方mmWave通讯。2.2 振幅RF的振幅旌旗灯号即单个周期内电场振荡变更的器量，对正弦波，能够用峰值①、峰-峰值②、均方根值来表现③。2.3 相位相位即波周期中单个时光点的地位，在正弦波中平日用弧度表现。3. 调制纯真的电磁波是不意思的，为了到达通讯的目标，咱们须要对发射真个电磁波停止一些操纵来到达承载数据的目标，这个操纵就叫做调制。略微学术一点，为了到达通讯的目标，RF旌旗灯号必需存在一种携带信息的方法，调制即应用三个波特征（频率、相位、振幅）来到达修正RF旌旗灯号、传输数据的目标。调制又分为模仿调制跟数字调制，上面分辨先容。3.1 模仿调制模仿调制包含发送带有模仿载波的模仿数字旌旗灯号，最简略的模仿调制包含调幅（幅度），调频（频率），调相（相位）。载波：被调制以传输旌旗灯号的波形，平日为正弦波。原始旌旗灯号：调幅（AM）: 基本调幅进程: 调制旌旗灯号与载波的最年夜振幅相加，再与载波相乘，成果如下：调频（FM）：直接调频：应用调制旌旗灯号直接把持振荡器的振荡频率。直接调频：现将调制旌旗灯号停止积分，而后对载波调相，最后经由过程n次倍频器失掉最后的调制旌旗灯号。调频能够经由过程调相直接失掉。调相（PM）：如直接调频，调相跟调频常常一同产生。经由过程调制数据旌旗灯号能够将载波的相位往前或许向后挪移。3.2 数字调制数字调制指用数字旌旗灯号对正弦或余弦高频振荡停止调制。最基础的调制方法包含：振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）、移相键控（PSK）。抗烦扰才能：PSK>FSK>ASK振幅键控（ASK）：用数字调制旌旗灯号把持，能够经由过程转变幅度自身，也能够经由过程简略地封闭、翻开旌旗灯号构成能量脉冲（开要害：OOK）。频率键控（FSK）：FSK用二进制数据调制载波的频率，构成存在显明变更的频率来表现数据位。移相键控（PSK）：用数字调制旌旗灯号的正负把持载波相位，如，数字旌旗灯号的振幅为正时，载波肇端相位取180°，为负时，相位取0°。在高速体系中，以标记表现单个1或0的格局传输数字数据十分慢，为了进步数据传输的速率，须要借用更庞杂的调制情势，用单个标记来表现多少个位。正交相移键控（QPSK）：又称四相相移键控，应用载波的4中差别相位差来表征输入，划定45°/135°/225°/275°四种载波相位，每种相位代表两个bit的组合，如图所示。要停止扩大也很轻易，增添更多的相位点，就能够发生更多的标记，增添数据速度。除了增添相位点，也能够经由过程增添幅度调制来进一步增添数据表现的维度，增添数据传输的效力。正交幅度调制（QAM）：调制进程中，同时以载波旌旗灯号的幅度跟相位来代表差别的比特编码，将多进制与正交载波技巧相联合，进一步进步频带应用率。下图是16-QAM的示例图。对数字调制来说，采取的是团圆的数字量来把持载波相位跟幅度的变更，因而其在极坐标上的状况表现为一个个团圆的点。这些点依据差别的调制方法而构成差别的图案，这些图案偶然又称为星座图（Constellation）。上图即为16-QAM的星座图。IQ调制技巧以上所说起的全部数字调制方法，基础上都是经由过程IQ调制实现的（怎样实现见Understanding I/Q Signals and Quadrature Modulation），I是in-phase（同相），q是 quadrature（正交）。IQ调制就是数据分为两路，分辨停止载波调制，两路载波彼此正交（相位相差90°）。数字IQ调制实现了标记到矢量坐标系的映射，映射点个别称为星座点，存在实部跟虚部。该矢量坐标系也能够称为IQ坐标系。在IQ坐标系中，任何一点都断定了一个矢量，能够写为(I + jQ)的情势，数字调制实现后便能够失掉响应的I 跟 Q 波形，因而数字调制又称为矢量调制。上图表现了BPSK、QPSK、16-QAM、32-QAM的星座图。个别情形下，旌旗灯号在星座图上每个状况承载的数据内容被称为1个标记（Symbol），每个标记对应星座图上的一个状况，差别状况间的变更速度就叫做标记速度（Symbol Rate），偶然又称为波特率（Baud Rate）。4. 扩频扩频（Spread Spectrum，SS）是将传输旌旗灯号的频谱（spectrum）打散到较其原始带宽更宽的一种通讯技巧，常用于无线通讯范畴。扩频存在以下长处：① 对各种噪声如多径掉真存在免疫性；② 可用于暗藏跟加密旌旗灯号。接受方必需晓得扩频码，才可规复原始旌旗灯号；③ 多个用户可自力应用同样的较高带宽，且多少乎无烦扰。现在主流的两个扩频技巧是跳频扩频跟直接序列扩频。4.1 跳频扩频（FHSS）用必定的扩频码序列停止抉择的多频率频移键控调制，使载波频率一直跳变。发送方用看似随机的无线电频率序列播送信息，并在牢固时光距离内从一个频率跳到另一个频率，接受方接受时也同步跳转频率。4.2 直接序列扩频（DSSS）用高码率的扩频码序列在发送方直接扩大旌旗灯号频谱，而接受方则用雷同扩频码序列停止解扩。 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->