無線周波数 (RF) の基本理論

1. 無線周波数とは何ですか?

無線周波数、略称RF, 高周波交流電磁波の略称です。

電磁波は実際には非常によく知られた概念です。

マクスウェルの電磁場理論によれば、振動する電場は振動する磁場を生成し、振動する磁場は振動する電場を生成します。

電磁場は空間内を継続的に外側に伝播し、電磁波を形成します。

次の図はこのプロセスを大まかに示しています。ここで、E は電場を表し、B は磁場を表します。

軸上の同じ位置における電界と磁界の位相と振幅は時間の経過とともに変化します。

通常、無線周波数（RF）とは、発振周波数が300KHz～300GHzの電磁波の総称であり、レーダーや無線通信などに広く使われています。

2. 高周波の基本特性

特定の RF 信号を説明するには、周波数、波長、振幅、位相の 4 つの観点からアプローチすることができます。

2.1 周波数と波長

電磁波の周波数とは、電磁場の振動の周波数を指します。

波には周期があり、周波数 (f) は所定の時間単位内に波が発生するサイクル数であり、ヘルツ (Hz) で測定されます。

次の図は、単位時間あたりの周波数が 10Hz の信号の波形を表しています。

波長（ λ） 波が周期内に伝播する距離。一定の伝播速度の下では、波長は周波数に反比例します。すなわち、 λ = C/f です。

類似した周波数の RF は互いに干渉するため、スペクトルを管理する専用の組織があり、周波数帯域を割り当て、アプリケーション間の相互干渉を回避し、RF の使用を標準化します。

低周波の電磁波は減衰などの要因により、一般に高周波の電磁波よりも長距離を伝播することができるため、見通し内レーダーによく使用されます。

高周波電磁波は、高エネルギー、強力な透過能力、より高い帯域幅を備えており、現在ではミリ波通信などの低周波輻輳の問題を軽減するために一部の見通し内通信でも使用されています。

2.2 振幅

RF の振幅信号は、単一サイクル内の電界振動の変化の尺度です。正弦波の場合は、波高値①、波高値②、二乗平均平方根値③で表すことができます。

2.3 フェーズ

位相は波周期内の単一時点の位置を指し、通常は正弦波のラジアンで表されます。