Komunikacja bezprzewodowa i technika RF

Gdy urządzenie wysyła dane 'bezprzewodowo', wykorzystuje fakt, że sygnał elektryczny o wystarczająco wysokiej częstotliwości może być promieniowany jako fala elektromagnetyczna i odbierany z powrotem z daleka — bez fizycznej linii między nimi. Ta dziedzina nazywa się techniką RF (radiowa częstotliwość, często skracana do RF dla radio frequency), i jest to jeden z czterech technik — analog, RF, cyfrowy i mikrokomputer — które cele edukacyjne wyraźnie wspominają, że powinieneś być w stanie połączać i debugować.

Fala elektromagnetyczna charakteryzuje się swoją częstotliwością — ile razy na sekundę się oscyluje — i jej długością fali, która jest odwrotnie powiązana z częstotliwością: im wyższa częstotliwość, tym krótsza długość fali. Niskie częstotliwości rozpowszechniają się daleko i dobrze przechodzą przez przeszkody, ale mogą przenosić mniej danych na sekundę. Wysokie częstotliwości mogą szybko przenosić duże ilości danych, ale są łatwiej tłumione przez ściany i dystans. Wybór zakresu częstotliwości jest zatem zawsze kompromisem między zasięgiem, ilością danych i jak mały jest sprzęt.

Antena to komponent, który konwertuje sygnał elektryczny w przewodniku na promieniowaną falę — i odwrotnie, przechwytuje słabą falę z powietrza i konwertuje ją na mały sygnał elektryczny, który odbiornik może wzmocnić. Rozmiar i kształt anteny są ściśle powiązane z długością fali, na którą została zaprojektowana: zgodnie z regułą kciuka, dobrze działająca antena ma rozmiar w rzędu wielkości pasującym do długości fali lub prostego ułamka jej. To dlatego antena do niskiej częstotliwości (długa fala) jest typowo fizycznie większa niż antena do bardzo wysokiej częstotliwości.

Spektrum elektromagnetyczne jest wspólnym, ograniczonym zasobem — jeśli dwa urządzenia nadają na tej samej częstotliwości w tym samym obszarze jednocześnie, zakłócają się nawzajem. Dlatego użytkowanie częstotliwości radiowych jest regulowane przez władze; w Danii jest to Agencja Energetyczna, która administruje planem częstotliwości i określa, które pasma częstotliwości mogą być używane do czego i na jakich warunkach. Jako elektronik powinieneś wiedzieć, że urządzenie nadające bezprzewodowo nie może po prostu używać dowolnej częstotliwości — musi się to odbywać w ramach zatwierdzonego pasma i z urządzeniem zgodnym z obowiązującymi wymogami.

Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) dotyczy dwóch rzeczy jednocześnie: że urządzenie nie emituje zakłóceń, które irytują inne urządzenia w pobliżu, i że samo może tolerować zakłócenia elektromagnetyczne, które nieuchronnie napotka w realnym świecie. Słabo ekranowany kabel lub niewłaściwie wymiarowana antena może uczynić w innym wypadku dobrze działające urządzenie źródłem zakłóceń dla urządzeń pobliskich — lub na odwrót uczynić je podatnym na sygnały innych. Wymogi EMC są zatem stałą częścią dokumentacji technicznej i normy, którą jako elektronik musisz umieć stosować i na którą musisz postępować w swojej pracy.

• 01Znaj różnicę między częstotliwością niską i wysoką — i do czego każda się nadaje
• 02Zrozum, że antena jest dostrojona do określonej długości fali
• 03Wiedz, że korzystanie z częstotliwości jest regulowane — nie wolna gra
• 04Pomyśl o EMC od początku: zarówno promieniowanie jak i odporność

“Technika bezprzewodowa wydaje się niewidzialna — ale podlega tym samym prawom fizycznym co cała inna elektronika, tylko promieniowana przez powietrze zamiast przez przewód.”

— Odsłona zawodowa techniki RF