WIFI 通讯中的射频奥秘：从原理到应用全解析
WIFI 通讯中的射频奥秘：从原理到应用全解析
在如今这个无线互联的时代，WIFI 已经成为人们生活中不可或缺的一部分。无论是在家庭、办公室，还是公共场所，我们都在享受着 WIFI 带来的便捷。但你是否想过，WIFI 通讯背后的射频技术究竟是如何运作的呢？接下来，就让我们一同深入探索WIFI 通讯中的射频基础知识，揭开它神秘的面纱。
射频，其实就是频率范围在 300KHz 到 300GHz 之间的电磁波。当交变电流通过导体时，导体周围便会形成交变的电磁场，这就是射频产生的原理。WIFI 作为无线通信的一种，正是利用了射频传输方式，让数据能够在空气中 “自由穿梭”。
WIFI 使用的频段主要有 2.4GHz 频段（2.4GHz～2.4835GHz ）和 5GHz 频段（5.150GHz～5.350GHz 和 5.725GHz～5.850GHz）。之所以选择这些频段，是因为它们属于 ISM 频段，可免授权使用，这为 WIFI 的广泛应用提供了便利条件。2.4GHz 频段虽然数据传输速率相对较低，但覆盖范围较大；而 5GHz 频段则能实现更高的数据传输速率，不过覆盖范围相对较小。
在利用射频表示数据方面，有幅移键控法（ASK）、频移键控法（FSK）和相移键控法（PSK）这三种调制技术。幅移键控法由于容易受噪声影响导致接收端误判数据，所以使用较少；频移键控法成本较高，在追求高速通信的当下也不太适用。而相移键控法凭借能够在一个符号内编码多个二进制位的优势，满足了快速传输的需求，在 802.11 无线传输中得到了广泛应用。
不同的 802.11 协议版本，采用了不同的数据传输技术。早期的 802.11 协议使用 FHSS（跳频扩频）或 DSSS（直接序列扩频）技术。FHSS 通过扩频的码序列进行频移键控调制，让载波频率不断跳变；DSSS 则将一位数据编码为多位序列，增加了抗干扰能力。后来，随着技术的发展，OFDM（正交频分复用）技术崭露头角。它将高速大数据流转化为若干并行的低速数据流，通过正交子载波传输。相较于 FHSS 和 DSSS，OFDM 抗多径干扰能力更强，因此成为了 802.11a、802.11n、802.11ac 等较新版本协议的选择，大大提升了数据传输速度。
为了避免信号干扰，802.11 协议对频段进行了信道划分。2.4G 频段被划分为 14 个子信道，每个信道宽度为 22MHz，相邻信道中心频点间隔 5MHz ，但相邻多个信道存在频率重叠，整个频段内只有 3 个（1,6，11）互不干扰信道。5G 频段每个国家使用的信道数量不同，每个信道宽度为 20MHz，中国支持多个信道，并且还支持信道绑定，进一步提升了传输效率。
完成 WIFI 射频传输离不开射频组件，主要包括发射机、天线和接收机。发射机负责将数据编码到交流信号中，通过电缆传送给天线；天线既可以将发射机的交流信号转化为射频波辐射出去，也能捕捉空中的射频波并传导给接收机；接收机则负责将天线收到的载波信号转换为数据。在这个过程中，信号强度至关重要，802.11 设备的发射功率介于 1mW 和 100mW 之间，常用 dBm 和 dB 来描述。我们还可以利用近似的 10 和 3 规则来快速估算功率变化：每 3dB 的增益或损耗意味着功率加倍或减半，每 10dB 的增益或损耗意味着功率乘 10 或除 10。通过链路计算，能够判断发射机的信号能否被接收机正常接收。
WIFI 通讯中的射频技术涵盖了从基础概念到复杂应用的多个层面。从射频的产生原理，到频段的选择、数据调制技术、传输协议、信道划分以及射频组件的协同工作，每一个环节都紧密相连，共同构建了我们便捷的无线通信世界。随着技术的不断进步，相信 WIFI 通讯中的射频技术还将为我们带来更多的惊喜和便利。