WIFI 通讯中的射频基础知识

日常生活和工业通讯中使用的 WIFI 属于无线通信，和我们平时收听的广播、电视一样都使用了射频传输方式。

交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场称为电磁波，频率范围在 300KHz 到 300GHz 之间的电磁波称之为射频。

WIFI 使用的射频频率范围有 2.4GHz 频段（2.4GHz ～ 2.4835GHz）和 5GHz 频段（频率范围是 5.150GHz ～ 5.350GHz 和 5.725GHz ～ 5.850GHz）。

之所以选用这个范围，是因为这个频段属于 ISM 频段，主要开放给工业（Industrial）、科学（Scientific）与医疗（Medical）三个领域，可以免授权使用，使用的设备类型也不存在任何限制。

下面为大家介绍三种调制技术来表示二进制数据：

在三种调制技术中，由于噪声引起的振幅变化可能导致接收端误判数据，因此幅移键控法使用较少。当今通信速度的要求越来越高，若采用频移键控法成本会很高。

相较之下，高级的相移键控法可以在一个符号内编码多个二进制位，满足快速的传输速度，相移键控法已广泛应用在 802.11 无线传输中。

有了数据表示，我们再来看数据传输技术。不同无线局域网版本中，我们使用的传输技术也不同。

用扩频的码序列进行频移键控调制，使载波的频率不断跳变。

将一位数据编码为多位序列，这个序列称之为码片。例如：

二进制数据 1：码片序列 10110111000

二进制数据 0：码片序列 01001000111

在码片部分损坏的情况下，接收端也可以正确解析，增加了抗干扰能力。直接序列虽然增加了数据的大小，但是通过相移键控调制，通过多种相移表达多个码片并没有降低数据传输的速度。

将高速大数据流通过若干正交子载波变成并行的低速数据流。

相较于 FHSS 和 DSSS，OFDM 抗多径干扰能力更强，因此最新版本的 802.11 协议也选用了该技术。

根据波的特性我们知道，一条波如果遇到频率相同的波会产生干扰，会根据相位差进行叠加或衰减。

之前我们介绍了 WIFI 使用 2.4GHz ～ 2.4835GHz 的频宽为 83.5MHz。如果你和邻居的无线路由器都用这一个频宽，最极端的情况下，频率相同，相位相差 180° 的波就会彼此抵消。

为避免这个情况发生，802.11 协议又将每个频段划分为多个信道。

我们注意到，2.4G 频段和 5G 频段信道宽度不同，这是因为信道宽度与 802.11 发射机使用的技术有关。

使用 802.11 DSSS 无线接口传输数据时，每条信道的宽度为 22MHz，OFDM 信道使用的频率宽度为 20MHz。

要完成射频传输还需要射频组件，这主要包括发射机、天线以及接收机。

发射机收到数据后，采用调制技术修改交流信号，将数据编码到信号中经由电缆传送给天线。

天线具备两种功能：

接收机获取天线收到的载波信号，并将信号转换为数据。

发射机的信号能否正常被接收机接收，这里涉及到信号强度问题，受法律法规要求 802.11 设备的发射功率介于 1mW 和 100mW 之间，通常用 dBm 和 dB 来描述。

dB 是一个比较单位，用功率比来表示功率损耗

毫瓦分贝 dBm 表示相对于 1mW 的分贝，因此 0dBm 等于 1mW，公式为

例如：100mW 等于 +20dBm。

对于日常应用大家不必牢记公式和精确计算，我们可以使用近似值的 10 和 3 规则：

我们以下方射频组件图为例，进行链路计算：

如果 -49.98 dBm 大于接收机的灵敏度，数据将能够被正常接收。