Βασική Θεωρία Ραδιοσυχνοτήτων (RF)

1. Τι είναι η ραδιοσυχνότητα;

Ραδιοφωνική συχνότητα, συντομογραφία ωςRF, είναι η συντομογραφία των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής συχνότητας.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι στην πραγματικότητα αρκετά γνωστές έννοιες.

Σύμφωνα με τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του Maxwell, ένα ταλαντούμενο ηλεκτρικό πεδίο παράγει ένα ταλαντούμενο μαγνητικό πεδίο και ένα ταλαντούμενο μαγνητικό πεδίο παράγει ένα ταλαντούμενο ηλεκτρικό πεδίο.

Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία διαδίδονται συνεχώς προς τα έξω στο διάστημα, σχηματίζοντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει χονδρικά αυτή τη διαδικασία, όπου το Ε αντιπροσωπεύει το ηλεκτρικό πεδίο και το Β αντιπροσωπεύει το μαγνητικό πεδίο.

Η φάση και το πλάτος των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στην ίδια θέση στον άξονα θα αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου.

Συνήθως, η Ραδιοσυχνότητα (RF) είναι ένας συλλογικός όρος για ηλεκτρομαγνητικά κύματα με συχνότητες ταλάντωσης μεταξύ 300KHz-300GHz και χρησιμοποιείται ευρέως σε ραντάρ και ασύρματες επικοινωνίες.

2. Βασικά χαρακτηριστικά της ραδιοσυχνότητας

Για να περιγραφεί ένα δεδομένο σήμα RF, μπορεί να προσεγγιστεί από τέσσερις προοπτικές: συχνότητα, μήκος κύματος, πλάτος και φάση.

2.1 Συχνότητα και μήκος κύματος

Η συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων αναφέρεται στη συχνότητα των ταλαντώσεων του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Τα κύματα έχουν περίοδο και η συχνότητα (f) είναι ο αριθμός των κύκλων που εμφανίζεται ένα κύμα μέσα σε μια δεδομένη μονάδα χρόνου, μετρούμενος σε Hertz (Hz).

Το παρακάτω σχήμα αντιπροσωπεύει την κυματομορφή ενός σήματος με συχνότητα 10 Hz ανά μονάδα χρόνου.

Μήκος κύματος (λ) Η απόσταση στην οποία διαδίδεται ένα κύμα μέσα σε μια περίοδο και κάτω από σταθερή ταχύτητα διάδοσης, το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογο της συχνότητας, δηλαδή λ =  C/f.

Η ραδιοσυχνότητα ραδιοσυχνοτήτων με παρόμοιες συχνότητες θα παρεμβαίνει μεταξύ τους, επομένως υπάρχει μια ειδική οργάνωση για τη διαχείριση του φάσματος για την κατανομή των ζωνών συχνοτήτων, την αποφυγή αμοιβαίων παρεμβολών μεταξύ των εφαρμογών και την τυποποίηση της χρήσης ραδιοσυχνοτήτων.

Λόγω παραγόντων όπως η εξασθένηση, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα χαμηλής συχνότητας μπορούν γενικά να διαδίδονται σε μεγαλύτερες αποστάσεις από τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας, και ως εκ τούτου χρησιμοποιούνται συχνά σε ραντάρ πάνω από την οπτική επαφή.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας έχουν υψηλή ενέργεια, ισχυρή ικανότητα διείσδυσης και υψηλότερο εύρος ζώνης και πλέον χρησιμοποιούνται επίσης σε κάποια οπτική επικοινωνία για να ανακουφίσουν το πρόβλημα της συμφόρησης χαμηλής συχνότητας, όπως η επικοινωνία mmWave.

2.2 Πλάτος

Το σήμα πλάτους του RF είναι ένα μέτρο της μεταβολής της ταλάντωσης του ηλεκτρικού πεδίου μέσα σε έναν μόνο κύκλο. Για ημιτονοειδή κύματα, μπορεί να αναπαρασταθεί με τιμή κορυφής ①, τιμή κορυφής σε κορυφή ② και μέση τετραγωνική τιμή ρίζας ③.

2.3 Φάση

Η φάση αναφέρεται στη θέση ενός μοναδικού χρονικού σημείου στην κυματική περίοδο, που συνήθως εκφράζεται σε ακτίνια σε ημιτονοειδή κύματα.