Как пътува RF?

 

Радиочестотните (RF) вълни са вид електромагнитно излъчване и тяхното разпространение следва основните принципи на електромагнитните вълни . Тук е подробен анализ на това как се разпространяват RF вълни:

 

1. Природата на RF вълни

RF waves are part of the electromagnetic spectrum, with a frequency range of approximately 3 kilohertz (kHz) to 300 gigahertz (GHz). Like all electromagnetic waves, they consist of oscillating electric and magnetic fields, which are perpendicular to each other and both perpendicular to the direction of propagation.

 

2. Основни режими на размножаване на RF

Разпространението на RF вълни зависи от тяхната честота, фактори на околната среда и разстоянието между предавателя и приемника . Основните режими на разпространение включват:

A . разпространение на линията (LOS)

Принцип: RF вълните пътуват по прави линии, подобно на видимата светлина, изискваща безпрепятствен път между предавателя и приемника .

Честотен диапазон: Обикновено се използва за по -високи честоти .

Примери: Сателитни връзки, микровълнови кули, Wi-Fi на къси разстояния и радарни системи .

Ограничение: Блокиран от сгради, планини или кривина на Земята . Следователно LOS връзките на дълги разстояния обикновено разчитат на кули или сателити, за да постигнат „взаимна видимост .“

B . разпространение на земната вълна

Принцип: RF вълните пътуват по земната повърхност, ръководени от земята и долната атмосфера . Вълните индуцират токове в земята, което ги кара да се забавят и се огъват (следвайки кривината на Земята) .

Честотен диапазон: Ниски честоти (LF, 30–300 kHz) и средни честоти (MF, 300 kHz - 3 MHz), като амплитудна модулация (AM) (535–1605 kHz) . радио (535–1605 kHz) . радио

Предимство: Може да се разпространява на дълги разстояния над земя или вода, като земята осигурява стабилен път .

Ограничение: При спазване на затихване (отслабване на енергията) от земята, особено над груб или силно проводим терен (e . g ., влажни зони) .

C . небесна вълна (йоносферно) разпространение

Принцип: RF вълните се отразяват или пречупват от йоносферата-слой от заредени частици (йони) в горната атмосфера на Земята, разположена на 60–1000 километра над земята . вълните отскачат между йоносферата и земята

Честотен диапазон: Високи честоти (HF, 3–30 MHz), използвани за радио с къси вълни, аматьорско радио и дългосрочна авиация/морска комуникация .

 

3. Фактори, влияещи върху разпространението на вълната:

Ъгъл на предаване: Долен ъгъл позволява по -дълъг "хмел ."

D . дифракция

Принцип: Когато срещат ръбове или отвори, RF вълни се огъват около препятствия (като сгради или хълмове) . Това дава възможност на сигналите да достигат до райони зад препятствия дори без директна линия на зрение .

E . отражение

Принцип: RF вълните отразяват повърхности като сгради, вода, метални предмети или земята . отразените вълни могат да достигнат индиректно приемника, но могат да причинят многостранни смущения (когато директните и отразени вълни са извън фаза, отслабване или изкривяване на сигнала).

f . пречупване

Принцип: RF вълните се огъват, когато преминават през медии с различна плътност (E . g ., атмосферни слоеве с различна температура, влажност или йонна плътност), които могат да причинят отклонение нагоре или надолу .

4. затихване и загуби

RF вълните губят енергия (затихване) по време на разпространението поради следните причини:

Загуба на свободен космически път: Естественото разпространение на вълните, докато те пътуват далеч от предавателя (силата на сигнала намалява с квадрата на разстоянието) .

Абсорбция: Вещества като водна пара, дъжд или зеленина абсорбират RF енергия .

Разсейване: Вълните се диспергират от малки частици или груби повърхности, намалявайки силата на сигнала .

 

Резюме

RF вълни се разпространяват като електромагнитна радиация, а техните режими на разпространение се определят по честота и околната среда: по-високите честоти се използват предимно разпространение на линията на видимост, по-ниските честоти разчитат на наземни вълни и високите честоти постигат разпространение на небесната вълна чрез йоносферно отражение . Режимите са от решаващо значение за проектиране на комуникационни системи (E . g ., клетъчни мрежи, радио, спътници), за да се осигури надеждно предаване .