探讨RF通信协议的波浪力学

众所周知，Wi-Fi是一种射频（RF）通信协议。尽管有许多特定于Wi-Fi的细节，但也有一些方面是任何RF形式的通信的基础。每个RF协议都取决于RF波的行为或波力学。

让我们大声地说：“波浪力学”。我喜欢它的声音！每当我说出来时，我都会变得更聪明。说实话，波浪力学的本质并不难掌握，您很可能在高中物理中学到了很多。

浪潮中有什么？

从物理上讲，波是在介质中传播的干扰。假设您拔了一把吉他弦。字符串是中号。通过弹拨，您会物理拉伸和扭曲琴弦，然后听到的声音是来自来回回弹的波浪能量。实际上，声音是空气分子，受到振动弦的干扰，像微小的台球一样相互撞击。

当被稳定的风吹动时，海滩上的波浪是规则的。考虑此类问题时，它们会产生很好的心理印象，因为它们的速度足以让我们看到单独的波浪。一个苗条也使一个伟大的实验工具，但要小心不要让过分热情和弯曲它（不，这恰好与我的孩子和我）。

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在上图中，案例A描述了一个横波。在这种情况下，介质会垂直于波变形，然后返回。吉他弦，水波和电磁（EM）波是横向的。相比之下，情况B描述了纵向波或压缩波。声波的行为方式如此，就像微小的台球相互撞击一样。

就本专栏目的而言，我们仅关心重复波。这是因为您无法在单个wave中传递大量信息，但是当您重复一个wave时，可以稍微改变其特征以编码信息-即，以商定的方式更改wave以传达含义（也许是1或0）。

波浪的特征

对于横波，要考虑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。谷底将位于波峰上方，而波谷将远低于其水平。的波长是对波对应的点之间的距离-即，波峰之间或波谷之间的距离。

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通信/载波重复，并且它们重复的频率称为频率。频率表示为“每秒”（1 / sec）或赫兹（对于德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz），他证明了电磁波在詹姆士·克莱克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）预测之后存在。Wi-Fi在两个频带中运行，分别为2.5 GHz（每秒25亿个周期）和5 GHz（每秒50亿个周期），这比典型的海浪要快一点！明天圣塔克鲁兹（Santa Cruz）的冲浪报告将激增14秒。

波的速度也就是波速，波速是波长乘以频率。对于EM波，因为光是EM波，所以总是以光速来计算。这意味着2.4 GHz Wi-Fi的波长约为12厘米，而5 GHz Wi-Fi的波长约为6厘米。

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波浪还具有振幅，它是指波浪的最大高度或波峰的高度。在无线电波的情况下，出于实际目的，幅度是信号强度。

波长，速度，频率和幅度是波的定义特征，但我们对另一件事也很感兴趣。波具有频率是因为它们是一个重复的周期，而相位（以度为单位）是该周期的点。波浪的起点在0°处；中途是180°；一直到360°，与下一个波的0°点相同。波峰到波峰是一个完整的波浪周期，为360°。

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现在，以上所有内容似乎都非常抽象，因此让我们更具体一些。电磁波实际上是如何产生的？是什么产生的？实际上，它是由电子从导体中的交流电来回上下摆动产生的。为了我们的直接目的，我们可以想象一个对讲机天线，并想象一个大电子先上升到天线然后又下降（现实中涉及许多电子，它们移动的距离很小，但是这种视觉效果对很多人来说都是有效的）。

我们需要注意的另一件事是，我们的简单直天线正在产生极化波，这意味着横向振荡是在垂直于波传播方向的特定方向上进行的。反过来，这意味着接收天线应与发射天线平行，以便接收最大的信号强度。

EM波是3D

我们所有的插图都集中在横截面或侧视图上，但电磁波存在于空间中。EM波的“高架”表示就像通过将卵石放在静止的池塘中而形成的同心圆，如下所示：

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更准确地说，EM载波更类似于将小卵石附着到一根弦的末端，然后以设定的频率将其向上和向下提升。

（资料来源：antenna-theory.com）

也就是说，这也是一个横截面，偶极天线的总波是环形的（也称为圆环或环形）。这个环形代表的是如上所述的波的信号强度。

编辑：hfy