Radiotaajuuden (RF) perusteoria

1. Mikä on radiotaajuus?

Radiotaajuus, lyhennettynäRF, on lyhenne sanoista korkeataajuiset vaihtovirtasähkömagneettiset aallot.

Sähkömagneettiset aallot ovat itse asiassa melko tuttuja käsitteitä.

Maxwellin sähkömagneettisen kentän teorian mukaan värähtelevä sähkökenttä tuottaa värähtelevän magneettikentän ja värähtelevä magneettikenttä värähtelevän sähkökentän.

Sähkömagneettiset kentät leviävät jatkuvasti ulospäin avaruudessa muodostaen sähkömagneettisia aaltoja.

Seuraava kaavio havainnollistaa tätä prosessia karkeasti, jossa E edustaa sähkökenttää ja B edustaa magneettikenttää.

Samassa akselin kohdassa olevien sähkö- ja magneettikenttien vaihe ja amplitudi muuttuvat ajan myötä.

Yleensä radiotaajuus (RF) on yhteistermi sähkömagneettisille aalloille, joiden värähtelytaajuudet ovat välillä 300 kHz - 300 GHz, ja sitä käytetään laajalti tutka- ja langattomassa viestinnässä.

2. Radiotaajuuden perusominaisuudet

Tietyn RF-signaalin kuvaamiseksi sitä voidaan lähestyä neljästä näkökulmasta: taajuus, aallonpituus, amplitudi ja vaihe.

2.1 Taajuus ja aallonpituus

Sähkömagneettisten aaltojen taajuus viittaa sähkömagneettisen kentän värähtelyjen taajuuteen.

Aalloilla on jakso, ja taajuus (f) on jaksojen lukumäärä, jonka aalto esiintyy tietyssä aikayksikössä, mitattuna hertseinä (Hz).

Seuraava kuva esittää signaalin aaltomuotoa, jonka taajuus on 10 Hz aikayksikköä kohti.

Aallonpituus（ λ） Etäisyys, jolla aalto etenee jakson sisällä ja jatkuvalla etenemisnopeudella aallonpituus on kääntäen verrannollinen taajuuteen, eli λ =  C/f.

RF, joilla on samanlaiset taajuudet, häiritsee toisiaan, joten spektrin hallinnassa on erityinen organisaatio taajuuskaistojen varaamiseksi, sovellusten välisten keskinäisten häiriöiden välttämiseksi ja RF:n käytön standardoimiseksi.

Vaimenemisen kaltaisista tekijöistä johtuen matalataajuiset sähkömagneettiset aallot voivat yleensä levitä pidempiä etäisyyksiä kuin korkeataajuiset sähkömagneettiset aallot, ja siksi niitä käytetään usein näkölinjan tutkassa.

Korkeataajuisilla sähkömagneettisilla aalloilla on korkea energia, voimakas läpäisykyky ja suurempi kaistanleveys, ja niitä käytetään nyt myös joissakin näköyhteyksissä lievittääkseen matalataajuisten ruuhkautumisten ongelmaa, kuten mmWave-viestinnässä.

2.2 Amplitudi

RF:n amplitudisignaali on mitta sähkökentän värähtelyn vaihtelusta yhden jakson sisällä. Siniaaltojen osalta se voidaan esittää huippuarvolla ①, huipusta huippuun arvolla ② ja neliön keskiarvolla ③.

2.3 Vaihe

Vaihe viittaa yksittäisen aikapisteen sijaintiin aaltojaksossa, yleensä radiaaneina siniaaltoina.