射频 （表示可以辐射到空间的电磁频率）

简介

根据电力学的理论，在电流通过导体的情况下，因而在导体的周围形成了一定的磁场，若有关导体通过了交变电流， 导体的周围也会形成了交变电磁场，电磁波频率低于100kHz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁频率超过100kHz，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力。

射频的使用大约可以追溯到18世纪末和19世纪初。从1864年詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）在英国皇家学会首次发表的一篇文章中，提出了电场和磁场能量可通过空间发射和接收开始，到 2006年的6月11日在旧金山莫斯科恩中心召开了迄今为止世界上最大规模的微波工程师集会，2006年度国际微波会议(International MicrowaveSymposium)。射频技术已经经过了近两个世纪的发展。

历史

射频技术的历史可以追溯到19世纪末，1864年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831~1879)在英国皇家学会首次发表的一篇文章中，就已经提出了电场和磁场能量可通过空间发射和接收的介绍，早期的射频技术主要集中在无线电通信方面，最著名的是无线电传输的发明者伽利尔摩·马可尼（Guglielmo Marconi），于1896年完成了第一次长距离无线电传输实验。

20世纪80年代开始，第一代移动通信射频技术投入使用，主要以频分多址(FDMA：FrequencyDivision Multiple Access)技术为基础。

到了20世纪90年代，开始兴起的RFID射频识别技术，是一种自动识别技术、RFID技术是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。它与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，该技术在防伪，防盗、自动化产线等各个领域开始被广泛应用。

到了21世纪初，射频开始应用于面部年轻化领域，2000年11月，美国FDA 批准单极射频在美容整形医学中的利用电磁能量用于生物治疗。

基本原理

射频技术的工作原理基于电磁波的传播和接收。射频信号可以通过天线向周围空间辐射电磁波，或者由天线感应接收到周围空间内的电磁波，完成无线电通信和传输。

射频信号通过调制后，由发射天线向周围空间发送电磁波，用于数据传输和通信，经过电磁波的远距离传播，射频信号达到相应的接收器，通过感应电磁波，射频信号被接收器接收，在特定的接收处理电路模块中解调，还原出原始的信息数据，接收到射频信号后，需要对信号进行放大、滤波、混频和解调等处理，最后完成数据的采集和处理。

RFID射频识别技术

组成

最基本的RFID系统由三部分组成：

1)标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

2)阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。

3)天线：在标签和读取器间传递射频信号。

RFID基本工作原理

阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令。

RFID射频卡的标准

目前，常用的RFID国际标准主要有用于对动物识别的IS011784和IS011785，用于非接触智能卡的ISO10536(Close coupled cards)、ISO15693(Vicinity cards)、ISO14443(Proximitycards)，和用于集装箱识别的IS010374等。

RFID射频卡的分类

1)按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。

2)按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。低频射频卡主要有125 kHz和134.2 kHz两种，中频射频卡频率主要为13.56 MHz，高频射频卡主要为433 MHz、915 MHz、2.45 GHz、5.8 GHz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用，如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等；中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。

3)按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式射频卡使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30m)。

4)根据电子标签的不同可分为可读写卡(RW)、一次写入多次读出卡(WORM)和只读卡(RO)。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵，如电话卡、信用卡等；WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，比RW卡要便宜；RO卡存有一个唯一的号码，不能逐改，保证了安全性。

分类

按照频率范围

根据下表IEEE无线电频谱，射频在整个工作频段（300KHz~30GHz）内可以分成低频-极高频众多频段，各个频段的使用场景也各有不同。

按照信号特征

1. 连续波射频（CW）：主要运用在雷达系统上，是一种发射连续波信号，通过测定反射回来的回波信号来获得运动目标的速度和其他信息的雷达。连续波射频雷达具有发射功率小、截获概率低、设备量小、功耗低、测速性能好、速度分辨率高和没有速度模糊等显著优点。连续波射频雷达目前在信号形式上主要有点频连续波信号和调频连续波信号。点频连续波就是雷达发射信号为固定频率的信号，不含任何调制信息；而调频连续波雷达的发射信号经过了一定的调制。双频连续波雷达实际上是点频连续波雷达的一种，它同时发射2 种固定频率的信号，通过多个接收通道间信号的互相关和频域数字信号处理技术，来提取目标的相关参数，实现对目标的速度、距离和角度等信息的测量。

2. 脉冲射频（PRF）：主要运用在医疗领域，由患者体内的工作电极与其他部位的弥散电极及身体组织形成完整的电流回路。射频治疗仪器工作时回路产生电流，使身体组织产生不断变化的电场，通过电流的流动，使得身体组织内的电解质离子在组织内不断地运动，从而产生磁场/ 热量，这种变化称为场效应或热效应。脉冲射频以脉冲的方式产生不连续的电流，每次电流的持续时间一般为20 ms，其后紧接着是480 ms间歇期。PRF 通过区域性高频电流波动产生电磁场，对局部组织中的电解质离子产生作用力，使其快速移动，由此导致离子流发生改变，使神经元细胞膜的结构和功能发生相应的变化，从而产生镇痛作用。

其他应用

通信

现阶段,我国移动通信常用的频段主要有：GSM系统占用的900/1800/1900(MHz)频段；近两年的GSM1X双模占用的900/1800(MHz)频段；CDMA 系统占用的 CDMA1X,800(MHz)频段；3G占用的900/1800/1900/2100(MHz)频段等。

无线通信电路按功能可分为三部分:

(1)射频电路(Radio Frequency)：此部分属于射频前端，主要负责接收/发送射频信号，为纯粹的模拟电路设计。

(2)中频电路(IF)：包括锁相回路(PLL)频率合成器(Synthesizer)等组件，主要负责二次升/降频与调制/解调功能。

(3)基频电路(Baseband)：主要负责A/D、D/A信号处理等数字功能。

高集成度、低功耗、易用性好的RF 芯片有助于节省更多的系统资源，如电流、PCB 面积等。

过去在 RF芯片制造工艺领域比较流行的是BiCMOS ( Complementary Metal OxideSemiconductor)工艺，它对芯片设计技术的要求较低,被业界广泛采用，即使是国外比较知名的电路厂商其TD产品也是采用了 BiCMOS 工艺但是,近年来,无线通信行业不断发展,终端产品竞争日趋激烈,成本降低是企业追求利润的利器,CMOS 工艺的优势开始凸现:该工艺具有功耗低、光刻尺寸按比例缩小能力强芯片上可同时制作模拟和数字电路、集成度高、设计和工艺技术成熟等特点。可以说在无线终端产品中，只有用CMOS技术制造 RF电路，才能实现单片集成RF前端的低成本和小型化收发器,从而便于终端产品向更加轻薄的方向发展。

医疗

利用RFID射频识别技术进行药物追踪，医疗垃圾跟踪，传染病接触史追踪，医疗监护等作用还可以利用射频消融技术进行心脏、肝脏、肺部等手术。

发展前景

射频技术是未来科技的重要方向之一，未来发展前景非常广阔。

1. 5G网络：目前，5G网络的普及正呈现出爆发式发展态势。射频技术在5G网络中占据着非常重要的地位，包括天线、射频前端和射频功放等领域。5G网络的发展将推动射频技术不断创新和升级。

2. 智能家居：射频技术可以用于物联网和智能家居等领域，例如通过射频技术将家庭网络中的各种智能设备连接起来，实现智能控制和监测。这将使得家庭应用更加智能化、高效化和便捷化。

3. 自动驾驶汽车：射频技术可以用于雷达、LIDAR和通信等方面，为自动驾驶汽车提供感知、定位和通信等功能。随着自动驾驶汽车的不断发展，射频技术将成为一个热门领域。

4. 生物医学：射频技术在生物医学领域的应用也有着广阔的前景，例如在肿瘤治疗和生物监测等方面。随着医学科技的不断进步，射频技术将能够发挥更大的应用潜力。