探討RF通信協(xié)議的波浪力學

眾所周知，Wi-Fi是一種射頻（RF）通信協(xié)議。盡管有許多特定于Wi-Fi的細節(jié)，但也有一些方面是任何RF形式的通信的基礎(chǔ)。每個RF協(xié)議都取決于RF波的行為或波力學。

讓我們大聲地說：“波浪力學”。我喜歡它的聲音！每當我說出來時，我都會變得更聰明。說實話，波浪力學的本質(zhì)并不難掌握，您很可能在高中物理中學到了很多。

浪潮中有什么？

從物理上講，波是在介質(zhì)中傳播的干擾。假設(shè)您拔了一把吉他弦。字符串是中號。通過彈撥，您會物理拉伸和扭曲琴弦，然后聽到的聲音是來自來回回彈的波浪能量。實際上，聲音是空氣分子，受到振動弦的干擾，像微小的臺球一樣相互撞擊。

當被穩(wěn)定的風吹動時，海灘上的波浪是規(guī)則的?？紤]此類問題時，它們會產(chǎn)生很好的心理印象，因為它們的速度足以讓我們看到單獨的波浪。一個苗條也使一個偉大的實驗工具，但要小心不要讓過分熱情和彎曲它（不，這恰好與我的孩子和我）。

（來源：shutterstock.com）

在上圖中，案例A描述了一個橫波。在這種情況下，介質(zhì)會垂直于波變形，然后返回。吉他弦，水波和電磁（EM）波是橫向的。相比之下，情況B描述了縱向波或壓縮波。聲波的行為方式如此，就像微小的臺球相互撞擊一樣。

就本專欄目的而言，我們僅關(guān)心重復波。這是因為您無法在單個wave中傳遞大量信息，但是當您重復一個wave時，可以稍微改變其特征以編碼信息-即，以商定的方式更改wave以傳達含義（也許是1或0）。

波浪的特征

對于橫波，要考慮的主要部分是波峰和波谷。水最高的地方是波峰；最低的是低谷。谷底將位于波峰上方，而波谷將遠低于其水平。的波長是對波對應的點之間的距離-即，波峰之間或波谷之間的距離。

（來源：ruckuswireless.com）

通信/載波重復，并且它們重復的頻率稱為頻率。頻率表示為“每秒”（1 / sec）或赫茲（對于德國物理學家海因里?！ず掌潱℉einrich Hertz），他證明了電磁波在詹姆士·克萊克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）預測之后存在。Wi-Fi在兩個頻帶中運行，分別為2.5 GHz（每秒25億個周期）和5 GHz（每秒50億個周期），這比典型的海浪要快一點！明天圣塔克魯茲（Santa Cruz）的沖浪報告將激增14秒。

波的速度也就是波速，波速是波長乘以頻率。對于EM波，因為光是EM波，所以總是以光速來計算。這意味著2.4 GHz Wi-Fi的波長約為12厘米，而5 GHz Wi-Fi的波長約為6厘米。

（來源：ruckuswireless.com）

波浪還具有振幅，它是指波浪的最大高度或波峰的高度。在無線電波的情況下，出于實際目的，幅度是信號強度。

波長，速度，頻率和幅度是波的定義特征，但我們對另一件事也很感興趣。波具有頻率是因為它們是一個重復的周期，而相位（以度為單位）是該周期的點。波浪的起點在0°處；中途是180°；一直到360°，與下一個波的0°點相同。波峰到波峰是一個完整的波浪周期，為360°。

（來源：ruckuswireless.com）

現(xiàn)在，以上所有內(nèi)容似乎都非常抽象，因此讓我們更具體一些。電磁波實際上是如何產(chǎn)生的？是什么產(chǎn)生的？實際上，它是由電子從導體中的交流電來回上下擺動產(chǎn)生的。為了我們的直接目的，我們可以想象一個對講機天線，并想象一個大電子先上升到天線然后又下降（現(xiàn)實中涉及許多電子，它們移動的距離很小，但是這種視覺效果對很多人來說都是有效的）。

我們需要注意的另一件事是，我們的簡單直天線正在產(chǎn)生極化波，這意味著橫向振蕩是在垂直于波傳播方向的特定方向上進行的。反過來，這意味著接收天線應與發(fā)射天線平行，以便接收最大的信號強度。

EM波是3D

我們所有的插圖都集中在橫截面或側(cè)視圖上，但電磁波存在于空間中。EM波的“高架”表示就像通過將卵石放在靜止的池塘中而形成的同心圓，如下所示：

（來源：ruckuswireless.com）

更準確地說，EM載波更類似于將小卵石附著到一根弦的末端，然后以設(shè)定的頻率將其向上和向下提升。

（資料來源：antenna-theory.com）

也就是說，這也是一個橫截面，偶極天線的總波是環(huán)形的（也稱為圓環(huán)或環(huán)形）。這個環(huán)形代表的是如上所述的波的信號強度。

編輯：hfy