Radyo Frekansı Nedir? (RF)
Radyo frekansı (RF), 300 GHz'den 9 kHz'e kadar değişen frekanslardan elektromanyetik radyasyon spektrumunun veya elektromanyetik radyo dalgalarının salınım hızını temsil eden bir ölçümdür. Antenlerin ve vericilerin kullanılması ile çeşitli kablosuz yayın ve iletişim türleri için bir RF alanı kullanılabilir. Örneğin, arduino radyo modülü olarak NRF24L01 veya 433MHz rf verici modül gibi modüller kullanabilirsiniz. Bu modül çeşitleri en yaygın olarak kullanılan 433MHz ve 2.4GHz frekanslarını kullanarak en çok tercih edilen modüllerdir.
Arduino FM Stereo Radio Module yani arduino fm alıcı verici ürününü kategorimizde bulabilirsiniz.
Radyo frekansı nasıl çalışır?
Radyo frekansı, bir radyo dalgası iletildiğinde saniyedeki döngü sayısını temsil eden, hertz adı verilen birimlerle ölçülür. Bir hertz, saniyede bir devire eşittir; radyo dalgaları saniyede binlerce (kilohertz) ile milyonlarca (megahertz) ve hatta milyarlarca (gigahertz) arasında değişmektedir. Elektromanyetik Radyasyon (Mikrodalgalar), daha yüksek frekanslara sahip bir radyo dalgası türüdür. Radyo frekansları insan gözüyle görünmez.
Bir radyo dalgasında, dalga boyu frekans ile ters orantılıdır. F megahertz cinsinden frekans, s metre cinsinden, dalga boyu ise Frekans RF spektrumunun ötesine arttığından, elektromanyetik enerji kızılötesi (IR), görünür ultraviyole (X) ışınları ve gama ışınları biçimini alır.
RF teknolojisi
Birçok kablosuz cihaz türü RF alanlarından yararlanır. Cep telefonları, radyo ve televizyon yayın istasyonları, Wi-Fi ve Bluetooth, uydu iletişim sistemleri ve iki yönlü telsizlerin tümü RF spektrumunda çalışır. Ek olarak, mikrodalga fırınlar ve garaj kapısı açıcıları dahil iletişim dışındaki diğer cihazlar radyo frekanslarında çalışmaktadır. TV uzaktan kumandaları, kablosuz bilgisayar klavyeleri ve bilgisayar fareleri gibi bazı kablosuz cihazlar, daha kısa elektromanyetik dalga boylarına sahip IR frekanslarında çalışır.
RF spektrumu çeşitli aralıklara veya bantlara ayrılmıştır. En düşük frekans segmenti hariç, her bir bant, bir büyüklük sırasına karşılık gelen bir frekans artışını temsil eder. Süper yüksek frekans (SHF) ve aşırı yüksek frekans (EHF) bantları genellikle mikrodalga spektrumu olarak adlandırılır .
Amerika Birleşik Devletleri'nde, radyo frekansları lisanslı ve lisanssız bantlara ayrılmıştır. Federal İletişim Komisyonu, ticari bir işletmenin, belirli bir yerde bir frekans bandını özel olarak kullanmasına izin veren lisanslar verir. Lisanssız frekanslar kamuya açık kullanım için ücretsizdir, ancak ortak bir araç olarak kalmaktadır.
Elektromanyetik radyasyonun kablosuz iletişim için neden bu kadar kullanışlı olduğunu merak ederiz.
Elektriği düşündüğümüzde, doğal olarak kabloları düşünürüz. Yüksek voltajlı iletim hatlarından, baskılı devre kartındaki küçük çizgilere kadar iletkenler, elektrik enerjisini bir konumdan diğerine aktarmanın temel aracıdır.
Ancak tarihin, insanoğlunun nadiren bir şey icat etmenin temel yolundan memnun kaldığını ve dolayısıyla elektriksel özelliklerin kısıtlılıklarından, elektriksel işlevsellikten kurtulmak için yaygın çabalarla takip edildiğini öğrenmemize şaşırmamamız gerektiğini sürekli olarak göstermiştir.
“Kablosuz” işlevselliği bir elektrik sistemine dahil etmenin çeşitli yolları vardır. Bunlardan biri, RF iletişiminin temelini oluşturan elektromanyetik radyasyonun kullanılmasıdır. Bununla birlikte, elektromanyetik radyasyonun elektrik devresini kablosuz alana genişletme kabiliyeti bakımından benzersiz olmadığını kabul etmek önemlidir. İletken olmayan bir malzemeden geçebilecek herhangi bir şey - mekanik hareket, ses dalgaları, ısı - elektrik enerjisini iletken ara bağlantılara dayanmayan bilgilere dönüştürmek için bir araç olarak kullanılabilir.
Dikkatlice manipüle edilmiş sinüzoidal voltaj veya akım sinyalleri, modern kablosuz çağın temelidir.
Bunu göz önünde bulundurarak kendimize daha alakalı sorular sorabiliriz.
- Neden elektromanyetik radyasyon(RF) en çok tercih edilen yöntemdir?
- Diğer tür kablosuz iletişim yöntemleri neden ikincil öneme sahiptir?
Bu soruları cevaplamadan önce, elektromanyetik radyasyonun ne olduğunu anladığımızdan emin olalım.
Alanlar ve Dalgalar
Elektromanyetizmanın ayrıntılarını inceleyerek yıllarınızı harcayabilirsiniz. Neyse ki, RF devrelerini başarılı bir şekilde tasarlamak ve uygulamak için bu tür bir uzmanlığa ihtiyacınız yok. Ancak en azından cihazınızın anteninden yayılan gizemli enerji hakkında temel bir fikre sahip olmalısınız.
Adından da anlaşılacağı gibi, elektromanyetik radyasyon hem elektrik alanlarını hem de manyetik alanları içerir. Voltajınız varsa - bir anten empedansındaki voltaj gibi - bir elektrik alanınız vardır (matematiksel bir bakış açısından, elektrik alanı, voltajın uzamsal değişim oranıyla orantılıdır). Elektrik akımınız varsa - bir anten empedansından geçen akım gibi - manyetik bir alana sahipsiniz (alanın gücü akımın büyüklüğü ile orantılıdır).
Elektrik ve manyetik alanlar gerilim veya akımın büyüklüğü sabit olsa bile mevcuttur. Ancak, bu alanlar dünya dışına yayılmaz. Eğer evrene yayılacak bir dalga istiyorsak, gerilim ve akımda değişikliklere ihtiyacımız var demektir.
Elektromanyetik bir dalganın elektrik ve manyetik bileşenleri, dik sinüzoidler olarak temsil edilir.
Bu yayılma fenomeninin anahtarı, elektromanyetik radyasyonun elektrik ve manyetik bileşenleri arasındaki kendi kendine devam eden ilişkidir. Değişen bir elektrik alanı manyetik bir alan oluşturur ve değişen bir manyetik alan bir elektrik alanı oluşturur. Bu karşılıklı yenilenme, elektromanyetik bir dalga gibi ayrı bir varlık olarak kendini gösterir. Bir kez üretildikten sonra, bu dalga kaynağından dışa doğru hareket eder.
EMR Oluşturma ve EMR Kontrol Etme
RF iletişim sistemi tasarlamak kolay bir iş değildir. Ancak, elektromanyetik radyasyon (EMR) oluşturmak son derece kolaydır ve aslında istemediğiniz zaman bile onu üretirsiniz. Herhangi bir devredeki herhangi bir zamanla değişen sinyal EMR üretecektir ve buna dijital sinyaller de dahildir. Herhangi bir soruna neden olmazsa, gereksiz üretilen emr dalgalarını görmezden gelebilirsiniz. Çok nadir olarak bazı durumlarda diğer devrelere müdahale edebilir.
RF tasarımının yalnızca EMR üretmekle ilgili olmadığını görüyoruz; aksine RF tasarımı, EMR'yi doğrudan elektrik bağlantısı olmayan iki devre arasında anlamlı bilgileri güvenilir bir şekilde aktarmanıza izin verecek şekilde üretme ve yönetme ve yorumlama sanatı ve bilimidir.
Neden EMR?
Şimdi EMR tabanlı sistemlerin neden diğer kablosuz iletişim biçimlerine göre bu kadar yaygın olduğu sorusuna dönelim. Başka bir deyişle, “kablosuz” neden çeşitli fenomenler kablolar olmadan bilgi aktarabiliyorsa, neden hemen hemen her zaman RF'yi ifade eder? Bir kaç neden var:
Hız
EMR, kablolu devrelerde kullanılan elektrik sinyallerinin doğal bir uzantısıdır. Zamanla değişen gerilimler ve akımlar, ister istemez Elektro Manyetik Radyasyon(EMR) üretir ve ayrıca EMR orijinal sinyalin AC bileşenlerinin kesin bir gösterimidir.
Bu karmaşık QPSK dalga formunun her kısmı iki bit dijital bilgi aktarır.
Bir aşırı (ve tamamen pratik olmayan) karşı örnek düşünelim: ısıya dayalı bir kablosuz iletişim sistemine sahip, bir odanın içinde iki ayrı cihaz olduğunu hayalet'in. Verici cihaz odayı, göndermek istediği mesaja dayanarak belirli bir sıcaklığa ısıtır ve alıcı cihaz ortam sıcaklığını ölçer ve yorumlar. Bu, garip bir sistemdir. Çünkü odanın sıcaklığı, karmaşık bir elektrik sinyalinin varyasyonlarını tam olarak takip edemez. EMR, diğer taraftan oldukça duyarlı iletilen RF sinyalleri, en gelişmiş kablosuz sistemlerde kullanılan karmaşık, yüksek frekanslı dalga formlarını bile güvenilir bir şekilde çoğaltabilir.
AC-bağlantılı sistemlerde, verilerin transfer edilebildiği hız, bir sinyalin ne kadar hızlı değişimler yaşayabileceğine bağlıdır. Başka bir deyişle, bir bilgiyi iletmek için bir sinyal, genliği artırıp azaltan bir şey yapmalıdır. EMR'nin çok yüksek frekanslarda bile pratik bir iletişim ortamı olduğu, yani RF sistemlerinin son derece yüksek veri aktarım hızlarına ulaşabileceği anlamına gelir.
Menzil
Kablosuz iletişim arayışı, uzun mesafeli iletişim arayışı ile yakından bağlantılıdır; Verici ve alıcı yakınsa, kablo kullanımı genellikle daha basit ve daha uygun maliyetlidir. Bir RF sinyalinin gücü ters kare yasaya göre azalsa da, EMR - modülasyon teknikleri ve karmaşık alıcı devresi ile birlikte uzun mesafelerde kullanılabilir sinyalleri aktarmada hala kayda değer bir yeteneğe sahiptir.
EMR'nin yoğunluğu, yayılan enerjinin her yöne(dışarı) doğru yayılmasıyla katlanarak azalır.
EMR ile rekabet edebilecek tek kablosuz iletişim aracı ışıktır. Bu çok şaşırtıcı değil, çünkü ışık aslında çok yüksek frekanslı EMR'dir.
Dünyamız ışığı engelleyen katı nesnelerle doludur. Çok güçlü yaz güneşi ışığının yoğun parlaklığını hepimiz biliriz. Ancak bu yoğunluğun ince bir kumaş parçasından bile geçemediği görülüyor. Buna karşılık, RF sistemlerinde kullanılan düşük frekanslı EMR duvarlardan, plastik mahfazalardan, bulutlardan ve biraz garip gözükse de insan vücudundaki her hücreden geçer. RF sinyalleri bu malzemelerden tamamen etkilenmez ve bazı durumlarda önemli ölçüde sinyal zayıflaması oluşabilir. Fakat ışığa kıyasla, (düşük frekanslı) EMR hemen hemen her yere gider.
Radyo Frekansı Özet
“RF”, doğrudan elektrik bağlantısı olmayan iki devre arasında bilgi aktarımı için elektromanyetik radyasyon kullanımını ifade eder.
Zamanla değişen voltajlar ve akımlar, dalgalar şeklinde yayılan elektromanyetik enerji üretir. Bu dalgaları manipüle edip yorumlayarak analog ve dijital verileri kablosuz olarak aktarabiliriz.
EMR kablosuz iletişimin baskın şeklidir. Bir alternatif ışık kullanımıdır (fiber optiklerde olduğu gibi), ancak RF çok yönlüdür. Düşük frekanslı EMR opak nesneler tarafından engellenemez.