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了解射頻、微波和毫米波是什么

發布時間:2024-05-17作者來源:金航標瀏覽:1949


射頻(Radio frequency,縮寫RF),是無線電頻率的另一種稱謂,它覆蓋了從3kHz到300GHz的廣闊頻譜范圍。雖然射頻在學術定義上特指某一頻率范圍,但在日常生活中,它常被用作無線電(Radio)的代名詞,以描繪那些依賴于無線技術進行通信的系統,例如射頻識別(RFID)技術。

引用:Definition of RADIO FREQUENCY

Definition of radio frequency: any of the electromagnetic wave frequencies that lie in the range extending from below 3 kilohertz to about 300 gigahertz and that include the frequencies used for communications signals (as for radio and television broadcasting and cell-phone and satellite transmissions) or radar signals.


了解兩類不同的電流,有助于了解射頻。第一類是 直流 (DC)。常見的家用電池就是一種直流電源。直流電源中產生的電壓或電流量通常會在一段時間內保持恒定。第二類是 交流 (AC)

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家用電源插座的電壓或電流會隨時間上升和下降。電流上升和下降的速率稱為頻率。頻率描述每秒電流恢復初始電平之前經歷完整的上升和下降周期的次數。每秒周期數的測量單位為 Hz。例如,如果電流在一秒內經歷四個完整周期,則頻率為 4 Hz。例如,在美國地區,壁裝插座的交流電頻率通常為 60 Hz,即電流在 1 秒內完成 60 個周期。

交流電產生電磁場: 任何通過電線或天線等導體的交流電還會產生向外傳播的電磁場。在壁裝插座的 60 Hz 交流電這樣的低頻條件下,這種電磁場比較微弱,傳播距離也較短。

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目前,最常見的射頻應用是 無線或“空口”傳輸信息。為了使用射頻傳輸信息,必須改變所產生的電磁場的一個或多個屬性,這個過程被稱為調制。

更改輻射場屬性的最簡單方式就是開啟和關閉射頻,就和摩斯密碼原理一樣。短時間開啟射頻代表點,長時間開啟射頻代表破折號。采用這種“開關”方法后,接下來進行調幅 (AM),此過程會改變射頻強度以傳遞信息。調頻 (FM) 會根據待發送的信息更改輻射射頻的頻率。

AM 和 FM 主要用于無線電廣播等模擬調制。發送數字信息時需要采用更加復雜的調制方案,通常會同時更改射頻的幅度和相位或頻率偏移。


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所謂微波是指波長比無線電短,但是比紅外線長的電磁波。波長范圍大約在1米到1毫米或對應頻率為0.3 GHz 到300 GHz。

在使用上微波可以分為四個使用波段:800 MHz、2.45 GHz、5.8 GHz和13 GHz。在其他領域,比如說:雷達系統、自動導向的[敏感詞]系統、無線網路與微波爐都有微波應用的例子。

微波頻率比一般的無線電波頻率高,通常也稱為“超高頻電磁波”,微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器微波幾乎是穿越而不被吸收,對于水和食物等就會吸收微波而使自身發熱,而對金屬類則會反射微波。

微波爐是利用頻率為2.45 GHz的微波對食物加熱,它的工作原理是利用不斷的變化的微波,使得食物中水分子的電偶極(electric dipole)隨著微波的改變而不斷的改變方向,進而產生熱能加熱食物。微波的食物應避免含有高脂肪,因為食物受微波加熱會使油脂亂噴而污染微波爐內壁。

微波加熱食物時,應先將保鮮膜取下,否則保鮮膜會受熱而軟化污染食物。在使用微波爐時,應避免微波外泄,以免對人體產生傷害,因此微波爐門壁的金屬網應定期檢查、維護。

微波爐內應避免使用尖銳金屬,以免產生[敏感詞]放電效應而有危險。曾經有新聞報導:某廚師因長期使用微波外泄的微波爐,因而導致微波煮熟內臟導致病變的案例。

微波的分類,粗略的分可以分成三類:

極高頻(ultra-high frequency,UHF)頻率在0.3–3 GHz;

超高頻(super high frequency,SHF)頻率在3–30 GHz;

[敏感詞]高頻(extremely high frequency,EHF)頻率在30–300 GHz。

但詳細的區分可以分成以下十四類:

1. L段(L band),頻率為1 – 2 GHz。

2. S段(S band),頻率為2 – 4 GHz。

3. C段(C band),頻率為4 – 8 GHz。

4. X段(X band),頻率為8 – 12 GHz。

5. Ku段(Ku band),頻率為12 – 18 GHz

6. K段(K band),頻率為18 – 26.5 GHz。

7. Ka段(Ka band),頻率為26.5 – 40 GHz。

8. Q段(Q band),頻率為30 – 50 GHz。

9. U段(U band),頻率為40 – 60 GHz。

10. V段(V band),頻率為50 – 75 GHz。

11. E段(E band),頻率為60 – 90 GHz。

12. W段(W band),頻率為75 – 110 GHz。

13. F段(F band),頻率為90 – 140 GHz。

14. D段(D band),頻率為110 – 170 GHz。

電磁波譜
名字 波長 頻率 (Hz) 光子 能量 (eV) 帶寬范圍 (數量級)
伽馬射線 小于 0.01 nm > 15 EHz > 62.1 keV 無窮
X射線 0.01 nm – 10 nm 30 EHz – 30 PHz 124 keV – 124 eV 3
紫外線 10 nm – 400 nm 30 PHz – 750 THz 124 eV – 3 eV 1.6
可見光 390 nm – 750 nm 770 THz – 400 THz 3.2 eV – 1.7 eV 0.3
紅外線 750 nm – 1 mm 400 THz – 300 GHz 1.7 eV – 1.24 meV 3.1
微波 1 mm – 1 m 300 GHz – 300 MHz 1.24 meV – 1.24 μeV 3
無線電短波 1 m –100 m 300 MHz – 3 MHz 1.24 μeV – 12.4 neV 2
無線電中波 100 m - 1000 m 3 MHz - 300 kHz 12.4 neV – 1.24 neV 1
無線電長波 1 km - 100000 km 300 kHz - 3 Hz 1.24 neV – 12.4 feV 5

衛星頻率 10.7到12.7GHz、13.75到14.5GHz、17.7到20.2GHz,以及27.5到30.0GHz等頻率。

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通常我們將30GHz~300GHz的電磁波稱毫米波:

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1.4

它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍。

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1.5

因此它具有兩種波譜的特點,一般分段為:U波段40~60GHz、V波段50~75GHz、W波段75~110GHz。

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1.6

有些小伙伴可能會問到,那毫米波信號有什么特殊呢?

毫米波這個波段頻率很高,但是這個頻段內,很多頻率范圍的電磁波在空氣中傳播很容易被水分子、氧氣吸收。

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所以可用的就是幾個典型的頻段,比如民用5G通信的毫米波頻段。

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與紅外、激光、電視等光學引導頭相比,毫米波雷達不僅具有高距離分辨率、高角度分辨率、高速度分辨率等優點,還具有很強的穿透霧、煙、灰塵的能力,不易受天氣狀況的影響。

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