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什么是射频——射频技术 -九游官网下载

作者:paul denisowski,测试与测量专家

下文将介绍射频和射频技术。

先了解两类不同的电流,有助于了解射频。第一类是 直流 (dc)。常见的家用电池就是一种直流电源。直流电源中产生的电压或电流量通常会在一段时间内保持恒定。第二类是 交流 (ac)

家用电源插座的电压或电流会随时间上升和下降。电流上升和下降的速率称为频率。频率描述每秒电流恢复初始电平之前经历完整的上升和下降周期的次数。每秒周期数的测量单位为 hz。例如,如果电流在一秒内经历四个完整周期,则频率为 4 hz。例如,在美国地区,壁装插座的交流电频率通常为 60 hz,即电流在 1 秒内完成 60 个周期。

交流电产生电磁场

任何通过电线或天线等导体的交流电还会产生向外传播的电磁场。在壁装插座的 60 hz 交流电这样的低频条件下,这种电磁场比较微弱,传播距离也较短。

射频的三种常规用途

射频有三种常规用途。第一种射频应用是 加热物体。这包括微波炉以及工业和医疗应用。

第二种射频应用是 传感或检测物体。此类应用传输射频,接收的射频特性可提供传输路径中相关物体的信息。

最广为人知的射频应用是 传输信息。无线电和电视广播是最早使用射频以声音和图像形式传输信息的应用之一。射频特性使其可支持 wi-fi、蜂窝语音、数据和 bluetooth 等现代数据传输技术。此外,射频支持空间信息传输,对于 gps 等卫星应用至关重要。

使用射频加热物体

微波炉使用“磁控管”产生频率约为 2.5 ghz 的射频。这和 wi-fi 与 bluetooth 常用的频率范围相同。射频会穿透食物或液体,并引起分子(尤其是水分子)振动,从而产生热量。在微波炉中使用射频加热食物时,应避免在其中放置金属物体,因为金属会将磁控管产生的辐射射频转换为传导射频。金属中产生的电流会引发火花或火苗。

除了加热剩菜,射频还可用于工业加热应用(例如巴氏灭菌奶)和医疗应用,包括摧毁癌细胞和各种美容医疗。

使用射频传感物体

雷达使用射频传感物体。有 多种雷达应用,例如检测飞机或船只,或者测量车辆或棒球的速度。人体扫描仪同样使用射频传感物体,大幅取代了机场的金属检测器。警报或其他系统中的某些运动传感器也使用射频。另一种较鲜为人知的射频传感应用是 材料测量。射频能够无损测定材料的某些特性,例如检查组织以确定是否患有乳腺癌,或者检查树木是否腐烂和有白蚁。

使用射频传输信息

目前,最常见的射频应用是 无线或“空口”传输信息。为了使用射频传输信息,必须改变所产生的电磁场的一个或多个属性,这个过程被称为调制。

更改辐射场属性的最简单方式就是开启和关闭射频,就和摩斯密码原理一样。短时间开启射频代表点,长时间开启射频代表破折号。采用这种“开关”方法后,接下来进行调幅 (am),此过程会改变射频强度以传递信息。调频 (fm) 会根据待发送的信息更改辐射射频的频率。

am 和 fm 主要用于无线电广播等模拟调制。发送数字信息时需要采用更加复杂的调制方案,通常会同时更改射频的幅度和相位或频率偏移。

调幅 (am)

调频 (fm)

射频频率释义

射频定义涵盖广泛的频率范围,但所使用的具体频率在很大程度上取决于应用。

降低频率会出现两种情况。首先,辐射场的传播距离变长。其次,低频信号也会更加轻松地穿过物体。高频条件下情况相反。调幅无线电广播使用 100 khz 左右的频率,调频无线电广播使用 100 mhz 左右的频率,因为频率相对较低的信号可以传播数公里,并且可以在住宅或公司内被接收到。

wi-fi 的频率为 2.4 ghz 或 5 ghz,是调幅或调频的 25 至 50 倍。使用高频率的原因之一是 wi-fi 信号无需进行远距离传输:接入点会相互产生噪声或干扰。wi-fi 信号不会太超出住宅或公司范围。

全世界大部分地区都是由政府或监管机构规定使用特定频率或频率范围的权限。美国的相关机构是联邦通信委员会 (fcc)。相关方需要支付高昂费用以获取使用特定频率的“许可”。例如,蜂窝网络运营商需要花费数十亿美元以获得特定频率的独家使用权。

射频安全

x 射线、伽马射线和紫外线 (uv) 等辐射能量被称为电离辐射。电离表示能量可以分解原子或分子(包括 dna),并且可能是癌症和其他健康问题的直接诱因。

射频是非电离辐射,不会分解原子或分子。这并不表示射频完全无害。射频会产生热量,如果热量过高会导致组织受损。但是,没有确凿或决定性证据表明射频在普通功率或“正常”情况下会对生物带来重大危险。不过,使用大功率发射机时的确需要保持谨慎,在存在射频暴露的环境中要遵守法规和行业指南。

总结

  • 交流电会产生电磁场。
  • 如果电磁场的频率非常高,可以进行空间辐射,此类频率被称为射频 (rf)。

射频主要有三种用途:

  • 远距离无线传输信息,例如电视和无线电广播、卫星通信、移动电话和 wi-fi。
  • 传感和检测物体,例如雷达和机场人体扫描仪。
  • 微波炉或工业应用中的物体加热。

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