1.2.1 RF的工作原理

在射频(RF)通信中,一台设备发送振动信号,并由一台或多台设备接收,这种振动信号基于一个常数,被称为频率。发送方使用固定的频率,接收方可以调到相同的频率,以便接收该信号,我们在汽车中调收音机时就有这方面的经验。

发送站有生成RF信号的发射器、天线以及连接两者的电缆;接收站与此相同,但通过天线和电缆接收信号。出于简化的目的,假设无线工作站使用的天线非常小,且在所有方向均匀地发送或接收RF信号,如图1-6的上半部分所示,其中的每个弧表示发射器生成的无线电波的一部分,每个弧实际上是一个球,因为无线电波是在三维空间移动的,这也可以显示为表示RF信号的振动波,如图1-6的下半部分所示。虽然该示意图从技术上说不正确,但这里旨在说明RF信号是如何在两台设备之间传输的。

图1-6 无线信号

用于类似功能的频率范围称为波段,例如,调幅无线波段落的频率范围为550~1 720 MHz。有些无线局域网通信使用的是2.4 GHz的波段,而其他无线局域网使用的波段为5 GHz。在这里,波段是使用大概的频率表示的,2.4 GHz 实际上表示的是频率范围 2.412~2.484 GHz;而5 GHz实际上指的是频率范围5.150~5.825 GHz。

无线工作站发送的信号被称为载波信号,以频率840 MHz进行广播的广播站的载波在840 MHz处振动。如果仅接收到载波信号,将无法从中提取任何内容,载波信号只是一种频率固定的稳定信号,载波信号本身不包含任何音频、视频或数据,因为它只用于承载其他信号。

要发送其他信息,发射器必须对载波信号进行调制,以独特的方式插入信息(对其进行编码),接收站必须进行相反的处理,对信号进行解调以恢复原始信息。

有些调制技术很简单——调幅(AM)广播采用调幅技术,即根据音频信息改变载波信号的强度。FM广播采用调频技术(FM),即音频的高低导致载波信号的频率发生变化。WLAN 使用的调制技术要复杂得多,因为它们的速率比音频信号高得多,WLAN 调制的理念是在无线信号中封装尽可能多的数据,并尽可能减少由于干扰或噪声而丢失的数据量,这是由于数据丢失后必须重传,从而占用更多的无线资源。

调制方案通常会导致载波信号有轻微的变化,因此发送方和接收方期望载波的频率是固定的,并在特殊性定的范围内变化,这种范围称为信道(Channel),虽然信道通常用数字或索引(而不是频率)表示。WLAN信道是由当前使用的IEEE 802.11标准决定的。图1-7说明了载波频率(中间频率)、调制、信道和波段之间的关系。

图1-7 RF信号术语