WTF（无线技术基础）：波力学 I

    从物理上讲，波是穿过介质的扰动。假设您拨动吉他弦。弦是媒介。通过拨动它，您会物理上拉伸并扭曲琴弦，您听到的声音来自来回弹跳的波浪的能量。事实上，声音是空气分子受到振动弦的干扰，像微小的台球一样相互碰撞。
    当有稳定的风吹动时，海滩上的波浪是有规律的。当思考这类事情时，它们会在脑海中形成一幅伟大的画面，因为它们的速度足够慢，让我们能够看到单个波浪。Slinky也是一个很棒的实验工具，但要小心不要过于热情和弯曲它（不是我和我的孩子发生这种情况）。

 

    

   （.com）

    在上图中，情况 A 描绘了横波。在这种情况下，介质垂直于波发生扭曲，然后返回。吉他弦、水波和电磁 (EM) 波都是横向的。相比之下，情况 B 描述的是纵波或压缩波。声波就是这样表现的，就像微小的台球相互撞击一样。
    出于本专栏的目的，我们只关心重复的波。这是因为你不能在单个波浪中传达太多信息，但是当你有一个重复的波浪时，你可以稍微改变它的特征来编码信息——也就是说，以商定的方式改变波浪来传达含义（也许是一个1 或 0)。
    波浪的特征
    对于横波，要考虑的主要部分是波峰和波谷。水位的地方就是波峰；的地方就是波谷。波谷将低于水平/未受干扰点，而波峰则将高于其。波长是波上对应点之间的距离，即波峰之间或波谷之间的距离。

      通信/载波重复，重复的频率称为频率。频率以“每秒”（1/秒）或赫兹（赫兹）表示（德国物理学家海因里希·赫兹在詹姆斯·克拉克·麦克斯韦预测电磁波后证明了电磁波的存在）。Wi-Fi 在两个频段运行：2.5 GHz（每秒 25 亿个周期）和 5 GHz（每秒 50 亿个周期），这比典型的海浪快一点！圣克鲁斯明天的冲浪是 14 秒的浪涌。

    波也有速度，即波长乘以频率。就电磁波而言——因为光是一种电磁波——结果总是光速。这意味着2.4GHz Wi-Fi的波长约为12厘米，5GHz Wi-Fi的波长约为6厘米。

   

    

    

    波浪也有振幅，它指的是波浪的高度或波峰的高度。对于无线电波，出于实际目的，幅度就是信号强度。

    波长、速度、频率和振幅是波的定义特征，但我们还对另一件事感兴趣。波具有频率，因为它们是重复的周期，而相位（以度为单位）是周期的点。波的起点位于 0°；中间是180°；一路都是360°，与后续波浪的0°点相同。波峰到波峰是波浪的一个完整周期，为 360°。

  

 

   现在，以上所有内容可能看起来都非常抽象，所以让我们将其变得更具体一些。这种电磁波实际上是如何产生的？它是由什么产生的？事实上，它是由导体中的交流电来回、上下摆动的电子产生的。为了我们的直接目的，我们可以想象一个对讲机天线，想象一个大电子首先沿着天线上升，然后又返回（现实中涉及很多很多电子，它们移动的个体距离非常小，但是这种视觉效果适合很多人）。

    我们需要注意的另一件事是，我们的简单直天线正在生成极化波，这意味着横向振荡是在垂直于波传播方向的特定方向上。反过来，这意味着接收天线应与发射天线平行，以便接收信号强度。
    电磁波是 3D 的
    我们所有的插图都集中在横截面或侧视图上，但电磁波存在于太空中。电磁波的“俯视”表示就像将卵石放入静止的池塘中所形成的同心圆，如下图所示：

  

  更准确地说，电磁载波更类似于将卵石附着在一根绳子的末端，然后以设定的频率将其上下提起。

   

    

    也就是说，这也是一个横截面，偶极子天线的总波是甜甜圈形的（也称为环面或圆环面）。这个环形线圈代表的是波的信号强度，如上图所示。