النظرية الأساسية للترددات الراديوية (RF)

1. ما هو تردد الراديو؟

تردد الراديو، ويختصر باسمالترددات اللاسلكية، هو اختصار للموجات الكهرومغناطيسية ذات التيار المتناوب عالي التردد.

الموجات الكهرومغناطيسية هي في الواقع مفاهيم مألوفة تمامًا.

وفقا لنظرية المجال الكهرومغناطيسي لماكسويل، فإن المجال الكهربائي المتذبذب ينتج مجالا مغناطيسيا متذبذبا، والمجال المغناطيسي المتذبذب ينتج مجالا كهربائيا متذبذبا.

تنتشر المجالات الكهرومغناطيسية بشكل مستمر إلى الخارج في الفضاء، وتشكل موجات كهرومغناطيسية.

ويوضح الرسم البياني التالي هذه العملية تقريبًا، حيث يمثل E المجال الكهربائي ويمثل B المجال المغناطيسي.

سوف تتغير طور وسعة المجالات الكهربائية والمغناطيسية الموجودة في نفس الموضع على المحور بمرور الوقت.

عادة، التردد الراديوي (RF) هو مصطلح جماعي للموجات الكهرومغناطيسية ذات ترددات التذبذب بين 300 كيلو هرتز - 300 جيجا هرتز، ويستخدم على نطاق واسع في الرادار والاتصالات اللاسلكية.

2. الخصائص الأساسية للتردد الراديوي

لوصف إشارة تردد راديوي معينة، يمكن تناولها من أربع وجهات نظر: التردد، الطول الموجي، السعة، والطور.

2.1 التردد والطول الموجي

يشير تردد الموجات الكهرومغناطيسية إلى تردد تذبذبات المجال الكهرومغناطيسي.

للموجات فترة، والتردد (f) هو عدد الدورات التي تحدث فيها الموجة خلال وحدة زمنية معينة، ويقاس بالهرتز (هرتز).

يمثل الشكل التالي الشكل الموجي للإشارة بتردد 10 هرتز لكل وحدة زمنية.

الطول الموجي ( π ) المسافة التي تنتشر فيها الموجة خلال فترة ما، وتحت سرعة انتشار ثابتة، يتناسب الطول الموجي عكسًا مع التردد، أي LA =  C/f.

سوف تتداخل الترددات اللاسلكية ذات الترددات المتشابهة مع بعضها البعض، لذلك هناك منظمة مخصصة لإدارة الطيف لتخصيص نطاقات التردد، وتجنب التداخل المتبادل بين التطبيقات، وتوحيد استخدام الترددات اللاسلكية.

بسبب عوامل مثل التوهين، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد أن تنتشر لمسافات أطول بشكل عام من الموجات الكهرومغناطيسية عالية التردد، وبالتالي غالبًا ما تستخدم في الرادار فوق خط البصر.

تتمتع الموجات الكهرومغناطيسية عالية التردد بطاقة عالية، وقدرة اختراق قوية، وعرض نطاق ترددي أعلى، وتستخدم الآن أيضًا في بعض اتصالات خط البصر للتخفيف من مشكلة الازدحام منخفض التردد، مثل اتصالات الموجات المليمترية.

2.2 السعة

إشارة سعة التردد اللاسلكي هي مقياس لتغير تذبذب المجال الكهربائي خلال دورة واحدة. بالنسبة للموجات الجيبية، يمكن تمثيلها بقيمة الذروة ①، وقيمة الذروة إلى الذروة ②، وقيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​③.

2.3 المرحلة

تشير المرحلة إلى موضع نقطة زمنية واحدة في فترة الموجة، ويتم التعبير عنها عادةً بالراديان في الموجات الجيبية.