无线电通信基础知识

1. 机械共振

• 共振现象本质：当外力频率与物体固有频率匹配时，能量传递效率最高。如视频中摇动频率与特定球体固有频率匹配时，该球体振幅最大。

• 频率选择性：不同物体具有不同固有频率范围。慢摇时仅红色球共振，加快频率后绿色球开始共振，说明不同物体响应不同频段。

• 应用类比：无线电通信中，发射端与接收端需要"共振"（频率匹配）才能有效传输信号。

2. 电磁波通信原理

• 发射端结构：必须包含天线导体，通过电荷分离（正负电荷）产生变化的电场。

• 电磁转换过程：

  • 电生磁：电场（黑色）变化产生磁场（白色）

  • 磁生电：磁场变化又产生新电场，形成电磁波传播

• 接收原理：悬浮导线可捕捉电磁波中的电场变化，通过模拟/数字电路解码信号。

3. 调制技术

调幅(AM)

• 实现方式：保持载波频率不变，通过改变振幅传递信息

• 典型特征：视频中"突然猛摇桌子"演示振幅突变

• 优缺点：实现简单但抗干扰能力弱，现代通信中不占主导

调频(FM) 

• 实现方式：微调载波频率（如100Hz→稍慢/快）编码信息

• 关键理解：共振频带允许一定频率变化而不中断通信

• 现代应用：当前无线电通信的主流技术，抗干扰能力强

4. 频段资源管理

通信必须频段匹配。

但是，实际通信不是单一频点而是频段，允许一定频率范围的波动。

2.4G频段，也就是频率范围，在 2.4GHz 到 2.4835GHz 之间，2.4G 赫兹就表示它每秒振动 24 亿次。

所以用 2.4835GHz 减去 2.4GHz 算出来，2.4G 频段的总带宽大概是 83.5MHz。

对于同一个频率的通讯来说，存在干扰现象：教室中多人使用热点导致蓝牙设备（2.4G）卡顿。本质原因是多设备同频段同时发射造成波形碰撞：

一个信道的宽度是 22MHz。2.4G 频段总共的带宽是 83.5MHz， 一共有13 个信道，不过有些信道是重叠的，所以实际能用的没那么多。对于蓝牙设备，设备会自动扫描，找那些干扰小、信号好的信道来传输数据。要是某个信道被占用了，或者有干扰，它还会自动切换到别的信道，保证通信顺畅。 所以，可以设置不同设备，使用同一频段的不同信道，降低其干扰。

带宽：定性的来讲，带宽越宽，傅里叶变换拆出的频率越多，相当于多增加了一个信号通讯线，所以通信速率就 越快。

补充：不同频率的波，转播时主要是衍射效应，波在传播过程中遇到障碍物时，如果障碍物的尺寸和波的波长差不多或者更小，波就会发生衍射，绕过障碍物继续传播。频率低的电磁波波长更长，所以更容易衍射，穿透性也就更强。2.4G 频段是免费开放给工业、科学和医疗用途的，所以频率会高一些。

所以移动通信运营商主要用的是1-3kMHz的频率，频率低的话，绕射能力强，信号能传播更远的距离，也更容易穿过障碍物。