嵌入式通信篇---通信频段

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前言

本文简单介绍了工作频段以及对应的使用设备。

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一、电磁频谱划分及典型应用

低频（LF, 30-300 kHz）

应用

应用：长波广播、航海导航（LORAN）、RFID（125-134 kHz）。

特性

特性：传播距离远，穿透力强，适合广域覆盖。

中频（MF, 300 kHz-3 MHz）

应用

应用：AM广播（535-1605 kHz）、航空导航（NDB）。

特性

特性：地波传播为主，夜间电离层反射增强。

高频（HF, 3-30 MHz）

应用

应用：短波广播、业余无线电、航空通信。

特性

特性：依靠电离层反射，适合远距离通信。

甚高频（VHF, 30-300 MHz）

应用

应用：FM广播（88-108 MHz）、航空通信（108-137 MHz）、海事通信（156-174 MHz）。

特性

特性：视距传播，受地形影响较大。

特高频（UHF, 300 MHz-3 GHz）

应用

应用：电视广播（470-806 MHz）、4G LTE（700-2600 MHz）、Wi-Fi 2.4 GHz、蓝牙、微波炉（2.45 GHz）。

特性

特性：穿透力较强，适合城市环境。

超高频（SHF, 3-30 GHz）

应用

应用：5G Sub-6 GHz（3.3-3.8 GHz）、卫星通信（C波段：4-8 GHz）、雷达、Wi-Fi 5 GHz。

特性

特性：高带宽，但易受障碍物影响。

极高频（EHF, 30-300 GHz）

应用

应用：5G毫米波（24-39 GHz）、卫星通信（Ka波段）、汽车雷达（77 GHz）。

特性

特性：超大带宽，但覆盖范围极小，需视距传输。

二、设备工作频段及潜在干扰

通信设备

Wi-Fi

Wi-Fi：2.4 GHz（信道1-13）和5 GHz（信道36-165）频段。

干扰源

干扰源：蓝牙、微波炉、Zigbee（2.4 GHz）；邻信道干扰。

蓝牙

蓝牙：2.4 GHz（跳频技术）。

解决方案

解决方案：自适应跳频，选择干扰较小的信道。

5G

5G：Sub-6 GHz（3.5 GHz）和毫米波（28/39 GHz）。

挑战

挑战：毫米波易受建筑阻挡，需密集部署基站。

家用电器

微波炉

微波炉：2.45 GHz，与Wi-Fi信道重叠。

影响

影响：运行时可能导致Wi-Fi速率下降。

无线电话

无线电话：DECT技术（1.9 GHz），旧款可能使用2.4 GHz干扰Wi-Fi。

工业与医疗

RFID

RFID：低频（125 kHz）、高频（13.56 MHz）、超高频（860-960 MHz）。
超高频RFID易受Wi-Fi干扰。

医疗设备

医疗设备：无线监护仪可能使用ISM频段，需电磁兼容设计。

专用服务

GPS

GPS：L1频段（1575.42 MHz），易受附近强信号干扰（如雷达）。

航空导航

航空导航：108-137 MHz，需严格避免民用设备占用。

三、频段间影响及缓解措施

干扰类型

同频干扰

同频干扰：如蓝牙与Wi-Fi在2.4 GHz竞争，导致数据包冲突。

邻域干扰

邻频干扰：相邻信道泄漏（如LTE与Wi-Fi在2.3 GHz附近）。

互调干扰

互调干扰：多个信号混合产生新频率干扰（常见于基站密集区域）。

实际案例

微波炉干扰Wi-Fi

微波炉干扰Wi-Fi：通过改用5 GHz频段或优化路由器位置缓解。

5G于卫星通信冲突

5G与卫星通信冲突：C波段卫星需调整频段以避免与5G干扰。

解决措施

动态频谱共享

动态频谱共享：如LTE与5G NR共享频谱。

滤波与屏蔽

滤波与屏蔽：设备增加带通滤波器，减少带外辐射。

协议优化

协议优化：Wi-Fi 6引入OFDMA，提升多设备效率。

四、未来趋势与挑战

高频段扩展

高频段扩展：太赫兹频段（0.1-10 THz）探索，用于6G超高速通信。

物联网密度

物联网密度：NB-IoT、LoRa等低功耗广域网需更高效频谱管理。

认识无线电

认知无线电：动态感知空闲频段，提升频谱利用率。

监管协调

监管协调：全球统一频段分配（如WRC会议协调5G毫米波）。

五、管理机构与标准

国际电信联盟

国际电信联盟（ITU）：划分全球频段，协调跨境干扰。

地区机构

地区机构：FCC（美国）、CE（欧盟）、工信部（中国）制定本地化规则。

行业标准

行业标准：IEEE 802.11（Wi-Fi）、3GPP（5G）规范设备兼容性。

总结

频段资源有限，设备共存需依赖技术优化与严格管理。未来需平衡高带宽需求与干扰控制，推动智能频谱共享技术发展。

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