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: C0 U$ I2 I) |2 K6 s3 W, X, u现在生活中,无线射频产品进入了我们千家万户,手机作为代表,现在的中国人也使用过多台了,而智能时代真的是无奇不有呀!只有你想不到的智能,没有智能入不了的产品。就连插座也玩起了智能,人们可以通过手机远程控制来控制插座的开关,确保了人在旅途中,家中断电保安全。而这些都离不开射频,这样想想,射频工作至少很容易找到工作,或心大点,创业也不是不能考虑的。言归正传,让我们聊一聊如何成为一名射频大拿,奔向远方的星辰大海吧。(我的昵称汪洋大海,还是非常适应潮流的)咳咳,先打住,在入梦之前,还是先准备好游泳衣。
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现在的射频工程师大多工作在无线通信领域。(小提问?大家能想到几个非无线通信领域的射频工作吗?雷达在原理和学科上也算无线通信领域)
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5 h: X0 O% c8 c) N/ S. h1 c第一章无线通信的基本概念! `+ n3 H R& [8 j8 Z( J/ c
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第一节:什么是无线通信?
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/ E9 j7 S. |3 K) }) w利用电磁波的辐射和传播,经过空间传送信息的通信方式称之为无线电通信(WirelessCommunication),也称之为无线通信。利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广播和电视节目等通信业务。
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IEEE Wireless Communications is designedfor individuals working in the communications and networking communities. Itcovers technical and policy issues relating to personalized, location-independent communications in all media (andcombinations of media), and at all protocol layers. Bothwired and wireless communications are covered as well as computing, themobility of people, communicating devices, and personal services. (IEEE Wireless Communications Aims & Scope)好吧,这位管得更宽了,先占山头再称王。
* O# o0 L7 W DWireless communication, or sometimessimply wireless, is the transfer of informationor power between two or more points that are notconnected by an electrical conductor. The most common wireless technologies useradio waves. With radio waves distances can beshort, such as a few meters for Bluetooth or as far as millions of kilometersfor deep-space radio communications. It encompasses various types of fixed,mobile, and portable applications, including two-way radios, cellulartelephones, personal digital assistants (PDAs), and wireless networking. Otherexamples of applications of radio wireless technology include GPS units, garagedoor openers, wireless computer mice, keyboards and headsets, headphones, radioreceivers, satellite television, broadcast television and cordless telephones.Somewhat less common methods of achieving wireless communications include theuse of other electromagnetic wireless technologies, such as light, magnetic, orelectric fields or the use of sound.(en.wikipedia.org)
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中外多种途径的名称定义介绍是为了让大家了解无线通信的广度和深度。上面小提问中的微波解冻器、军事上的微波枪,这些应用只是单点对物,不能完全定义为通信(communication)。
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% V0 p e% J7 M- C( _2 x: O第二节:无线通信使用的频段和波段
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(有意思的是有关无线通信频段或波段叫法或分类方法是五花八门,就看你个人喜欢了。)
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一般定义或教科书定义。
5 }8 s6 a! Y9 z* C# a不禁让人吐槽:按道理这种教科书定义在我们工作、生活中最常见、常用。我看不见得,大家一起瞧瞧。
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频段名称 | 频率范围 | 波段名称 | 波长范围 |
极低频(ELF) | 3~30Hz | 极长波 | 100~10Mm(108~107m) |
超低频(SLF) | 30~300Hz | 超长波 | 10~1Mm(107~106m) |
特低频(ULF) | 300~3000Hz | 特长波 | 1000~100km(106~105m) |
甚低频(VLF) | 3~30kHz | 甚长波 | 100~10km(105~104m) |
低频(LF) | 30~300kHz | 长波 | 10~1km(104~103m) |
中频(MF) | 300~3000kHz | 中波 | 1000~100m(103~102m) |
高频(HF) | 3~30MHz | 短波 | 100~10m(102~10m) |
甚高频(VHF) | 30~300MHz | 超短波(米波) | 10~1m |
特高频(UHF) | 300~3000MHz | 分米波 | 1~0.1m(1~10-1m) |
超高频(SHF) | 3~30GHz | 厘米波 | 10~1cm(10-1~10-2m) |
极高频(EHF) | 30~300GHz | 毫米波 | 10~1mm(10-2~10-3m) |
至高频(THF) | 300~3000GHz | 亚毫米波 | 1~0.1mm(10-3~10-4m) |
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% f" I l. \, o/ h6 y4 N1 a这些概念中,除了小时候我们使用收音机,常听到的长波,短波外,还有今年因为5G通讯、自动驾驶的车载雷达所使用的毫米波,其他的就很少听说过了。
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% u' V1 `7 B0 r% c- X9 h由于手机的大规模使用,并且在短时间内由2G快速升级到了4G模式,按照3GPP定义的频段,生活中反而能经常遇到:
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3GPP 定义:
/ o; E* Q& N; ~# e$ |file:///C:/Users/wanghai/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
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第一列中,5G的频段划分已经变更成Nx了,以便于和4G时代的Bx进行区别,然后B1和N1,B41和N41定义的收发机频段还是一样的,中国最近公布的三大运营商5G实验频段如下:
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& g& T7 a7 U& S2 o 运营商 | 工作频率 | 推测的工作频段N号 |
中国移动 | 2.6G 4.9G | n41,n79 |
中国联通 | 3.5G | n78/n77 |
中国电信 | 3.5G | n78/n77 |
中国广电 | 700M | n71 |
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* B1 ?; l* L$ d a. \还有一种我们经常使用的蓝牙、wlan 也有一种分类方法:
$ P9 P5 w- ~7 `# r- QISM频段即工业,科学和医用频段,无需许可证,只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W),并且不要对其它频段造成干扰即可。
) @) n; @- q# l ~; n( z8 `( D% h8 Z. r最初是由美国联邦通信委员会(FCC)分配的不必许可证的无线电频段(功率不能超过1W)。在美国分为为工业(902-928MHz),科学研究(2.42-2.4835GHz)和医疗(5.725-5.850GHz)三个频段。而在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信,用于ISM的低频段为868MHZ和433MHz。
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在中国,2.4GHz为免申请频段,只要求发射功率小于100mW。因此
无线局域网,蓝牙,ZigBee等无线网络,均可工作在2.4GHz频段上。
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军事迷们在国外杂志时,可以了解到还有种频段的分类方法:
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平常能听到的S波段,C波段相控阵火控雷达,L波段,S波段警戒雷达,近来也听说过X、Ku波段的雷达。想想在上世纪八九十年,收音机刚刚进入寻常百姓家时,那时我国就已经研发出S波段的中远程雷达,所以以前有句话,做微波,到军工。
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第三节:无线通信的电磁波传输
# ]" A9 r2 b5 I4 ^ 无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播模式,分为地面波、天波、视距。
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地面波传输:或多或少依附于地球轮廓,可以传播非常远,大大超过了可视的地平线。这个频段的电磁场波长大于10m,受大气的散射的原因,无法穿透上层的大气层。最经典的应用是调幅(AM)无线电广播。
5 o' @7 R9 a; s; e. c天波传输:该频段的信号可以通过在电离层和地面之间来回多跳来传递,距离长达几千公里。该频段波长在1~10米,即3M~30MHz。
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视距:更短的波长已经无法支持地波和天波,必然以视距模式进行传递。,30MHz以上已经而主要以直射方式(即所谓的“视距”方式)传播。
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视距视距按照字面上可以理解为眼睛看到的的距离,那眼睛看不到的地方是不是就是无法传递信息了。一片树叶能否遮挡那个世界了,当然不是了,靠着电磁波这种波的特性,它还可以通过其他方式进行传递。
; ^( q9 ]& X8 j, p' P它可以有5种基本传播机制:
& R3 k; j) b- G; ~1、 自由空间传播
8 k& d- e: A1 S, Y2、 穿透传播
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3、 反射
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4、 衍射
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5、 散射
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请记住这5种传播机制,在每种传播中,都会带来衰减。不同的场景,不同的障碍物,就会带来不同的信号衰减。
* Z3 ~5 o& W3 e问题1: WIFI 覆盖问题在网上是个讨论热点问题。网上搜索了一份房间装修图。 三房两厅一卫,有狭窄的走廊,整体看户型比较方正。在这种场景下,如何放置无线路由器的位置?
( w, P1 i3 \+ j. f: m8 nfile:///C:/Users/wanghai/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg
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问题2:我们在早期做网络规划时,我们能发现一种现象。在偏僻地方信号不好,这时,一辆公交车开过,信号短时间内有改善,我们笑言:“公交车带来了基站信号”。 请解释这种现象?
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