Teoria di base della radiofrequenza (RF)

1. Cos'è la radiofrequenza?

Radiofrequenza, abbreviata comeRF, è l'abbreviazione di onde elettromagnetiche a corrente alternata ad alta frequenza.

Le onde elettromagnetiche sono in realtà concetti abbastanza familiari.

Secondo la teoria del campo elettromagnetico di Maxwell, un campo elettrico oscillante produce un campo magnetico oscillante, e un campo magnetico oscillante produce un campo elettrico oscillante.

I campi elettromagnetici si propagano continuamente nello spazio, formando onde elettromagnetiche.

Il diagramma seguente illustra approssimativamente questo processo, dove E rappresenta il campo elettrico e B rappresenta il campo magnetico.

La fase e l'ampiezza dei campi elettrici e magnetici nella stessa posizione sull'asse cambieranno nel tempo.

Solitamente, la radiofrequenza (RF) è un termine collettivo per le onde elettromagnetiche con frequenze di oscillazione comprese tra 300 KHz e 300 GHz ed è ampiamente utilizzata nei radar e nelle comunicazioni wireless.

2. Caratteristiche fondamentali della radiofrequenza

Per descrivere un dato segnale RF, è possibile affrontarlo da quattro prospettive: frequenza, lunghezza d'onda, ampiezza e fase.

2.1 Frequenza e lunghezza d'onda

La frequenza delle onde elettromagnetiche si riferisce alla frequenza delle oscillazioni del campo elettromagnetico.

Le onde hanno un periodo e la frequenza (f) è il numero di cicli in cui un'onda si verifica in una determinata unità di tempo, misurata in Hertz (Hz).

La figura seguente rappresenta la forma d'onda di un segnale con frequenza di 10Hz per unità di tempo.

Lunghezza d'onda（ λ） La distanza alla quale un'onda si propaga all'interno di un periodo e, a una velocità di propagazione costante, la lunghezza d'onda è inversamente proporzionale alla frequenza, ovvero λ =  C/f.

RF con frequenze simili interferiscono tra loro, quindi esiste un'organizzazione dedicata per la gestione dello spettro per allocare le bande di frequenza, evitare interferenze reciproche tra le applicazioni e standardizzare l'uso della RF.

A causa di fattori come l'attenuazione, le onde elettromagnetiche a bassa frequenza possono generalmente propagarsi su distanze maggiori rispetto alle onde elettromagnetiche ad alta frequenza e sono quindi spesso utilizzate nei radar oltre la linea di vista.

Le onde elettromagnetiche ad alta frequenza hanno un'elevata energia, una forte capacità di penetrazione e una larghezza di banda maggiore e ora vengono utilizzate anche in alcune comunicazioni a vista per alleviare il problema della congestione a bassa frequenza, come la comunicazione mmWave.

2.2 Ampiezza

Il segnale di ampiezza RF è una misura della variazione dell'oscillazione del campo elettrico all'interno di un singolo ciclo. Per le onde sinusoidali, può essere rappresentato dal valore di picco ①, dal valore da picco a picco ② e dal valore quadratico medio ③.

2.3 Fase

La fase si riferisce alla posizione di un singolo punto temporale nel periodo dell'onda, solitamente espresso in radianti nelle onde sinusoidali.