本章涵盖了关于射频信号最基本的知识。为了正确设计和管理无线局域网，需要对下列射频特性和射频行为的原则有充分的理解： 1.电磁波及电磁波如何产生 答：电磁（EM）频谱（简称为频谱）是指所有电磁辐射的频率范围。这种辐射以一种可以在介质或真空种自动传播的电磁波形式存在。常见的电磁波比如伽马射线、X射线、可见光、无线电波。 2.波长、频率与光速的关系 答：射频电磁信号（射频信号就是在正负电压之间持续转换的交流电）以一种持续的模式从天线辐射出去，这种模式具有某种特性，比如波长、频率、振幅和相位。此外，电磁信号可以穿透物质媒介，也可以在绝对真空中传播。当射频信号在真空中传播时，时速与光速相同。 射频信号的频率越高，波长越短；波长越长，频率越低。 3.信号强度及信号受不同条件影响衰减或放大 答：射频信号在空气和介质中传输时，信号强度会下降（衰减）。通常人们认为频率越高、波长越短的电磁信号衰减得越快，但实际上射频（RF）信号的频率和波长特性不会导致衰减，距离才是衰减的主因。 我们把天线能够接受能量的有效区域称为天线的孔径。天线的频率越高，天线孔径所能够捕获到的RF能量值越低。虽说频率和波长不会导致衰减，但从表象上来看，波长短频率高的信号衰减更快。理论上电磁信号在真空中可以永久传播，然而当信号穿越地球大气层时，其强度就可能衰减至无线接收灵敏度以下。信号也许可以到达接收机，但是强度太弱以至于无法识别，波长较长的电磁信号有可能在传递较长距离后仍可以保持振幅级别在接收灵敏度之上。 频率越高的无线信号通过不同的物理介质（如砖墙）时衰减得越快。首先覆盖范围与信号在空气中衰减的程度（被称为自由空间路径损耗FSPL）有关；其次，频率越高，能够穿透障碍物的信号越少。例如，2.4GHZ的信号在穿越墙、玻璃和门之后的强度要比5GHZ信号穿透相同障碍物后的强度要高。 4.两个信号或多个信号之间的关系的重要性 答：多径是一种传播现象，指两路或多路信号同时或相隔极短时间到达接收天线。信号可能发生的反射、散射、折射、衍射等RF传播行为都可能导致同一信号发生多径现象。 5.信号的弯曲（折射）、反射或吸收 答：（1）信号的弯曲： 射频信号在穿越不同密度媒介时发生弯曲，致使波传播方向发生变化。 （2）信号的反射： 当波撞击到一个比波自身更大的光滑物体时，波可能会往另一个方向传递，这种行为就是反射。 （3）信号的吸收： 如果射频信号没有从物体上反弹，没有绕开或者穿透物体，那么信号就被100%吸收了，大部分物质都会吸收射频信号，但吸收程度不同。
在排除以太网故障时，最好从第一层（物理层）开。无线局域网故障排除也是如此，应该从物理层开始。学习位于第一层的射频基础是进行正确部署的无线网络的重要一步。
考试要点： 1.理解波长、频率、振幅和相位。了解每个射频特性以及这些特性如何影响无线局域网设计。 答：（1）波长： 波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离（一个周期距离）。 无线局域网设计包括现场勘测这部分。现场勘测的目的是确定信号的无线覆盖区域，因为波长不同，2.4GHZ射频卡的无线接入点比5GHZ的无线接入点为无限客户端提供的覆盖区域更大，就是说如果要达到与2.4GHZ无线接入点相同的覆盖效果，使用5GHZ无线接入点就意味着要安装的数量更多。 （2）频率： 频率是指在特定时间间隔内某个特定事件重复的次数。 （3）振幅： 振幅一般被称为信号强度或功率。 （4）相位： 相位涉及两路或多路同频信号之间的关系。如果具备相同频率的两个信号的波峰在同一时刻精确对齐，它们就处于同相位置。相反，如果两个具有相同频率的信号的波峰在同一时刻没有精确对齐，它们就处于异相位置。 两路相位差为零的同相信号的振幅叠加后会导致接收信号强度大大增加，振幅甚至有可能增加两倍，如果信号的相位差达到180°（信号的波峰对应另一路信号的波谷），信号将会彼此抵消，导致有效信号强度降到0。相位差具有累积效应，依据两路信号相位差的大小，接收信号强度可能增加或减弱。
2.记住所有的射频传播行为。解释每个射频行为（反射、衍射、散射等）之间的差异以及与每个射频行为相关的不同材质。 答：（1）吸收： 如果射频信号没有从物体上反弹，没有绕开或者穿透物体，那么信号就被100%吸收了，大部分物质都会吸收射频信号，但吸收程度不同。砖墙和混凝土墙会显著地吸收信号，而石膏板墙只会吸收很小部分的信号。水是另外一种能吸收很大程度信号的媒介。 （2）反射： 当波撞击到一个比波自身更大的光滑物体时，波可能会往另一个方向传递，这种行为就是反射。由金属构成的任何物体都会导致反射。 （3）散射： 散射很容易被描述成多路反射。当电磁信号的波长大于信号将要通过的媒介时，多路反射就会发生。 有两种类型的散射。第一类散射对信号的质量和强度影响不大，当射频信号在穿过媒介时，个别电磁波被媒介中的微小颗粒反射。例如大气中的烟雾和沙漠中的尘暴会导致这种类型的散射。 当射频信号入射到某些粗糙不平的表面时，将被反射到多个方向，这种现象属于第二类散射。铁丝网围栏、树叶以及岩石地形通常会引起这种形式的散射。入射到粗糙表面的主信号被分解为多路反射信号，这将导致主信号的质量下降。 （4）折射（弯曲） 射频信号在穿越不同密度媒介时发生弯曲，致使波传播方向发生变化。水蒸气、空气温度变化和空气压力变化是三个最重要的折射产生原因。 （5）衍射 衍射是另一种会使射频信号产生弯曲的射频传播行为。衍射是射频信号在物体周边发生的弯曲现象（而折射是信号穿过媒介产生的弯曲）。衍射是当射频信号遇到障碍物时出现的弯曲和扩展情形。 衍射通常是由于射频信号被局部阻碍所致，例如射频发射机与接收机之间有座小山或建筑物，遇到阻碍的射频波会沿着障碍物弯曲并绕过障碍物，此时的射频波会采用一条不同且更长的路径进行传输。没有遇到阻碍的射频波不会弯曲，仍然保持原来的较短的路径传输。 3.理解导致衰减的因素。损耗可以发生在有线端或无线端。吸收、自由空间路径损耗和多径现象是衰减的所有原因。 答：损耗，也称为衰减，被描述成信号强度或振幅下降。信号在线缆或空气中传播时强度会下降。射频信号通过天线辐射到空气中后，其强度会因为吸收、传播距离和多径现象的负面影响产生衰减。 4.定义自由空间路径损耗。即使没有任何障碍物，电磁波从发射器传输的时候也仍然按照对数的方式进行衰减。 答：电磁信号除了因为障碍物、吸收、反射、衍射等等造成的衰减外，还会因为传播导致衰减。 自由空间路径损耗（FSPL）是指射频波因自然扩展（通常也称为波束发散）导致信号强度下降。射频信号能量离开天线被分散到更大的区域后，信号强度将减弱。 5.记住由多径和相位的关系导致出现的4种可能结果。多径可能导致信号下降、信号增加、信号消失和数据损坏。理解多径可能产生破坏效果，也可能产生建设性效果。 答：多径现象可能导致射频信号出现建设性或破坏性的影响，但大部分都是破坏性的。由于多余路径的相位差，信号混合通常导致衰减、放大或遭到破坏。这种现象有时称为瑞利衰落（rayleigh fading）. 多径会产生下面4种可能的结果： 信号增强： 当多路射频信号同时到达接收方且与主波同相或局部异相时，结果会导致信号强度（振幅）增加。介于0°和120°之间的较小相位差会导致信号增强。 信号减弱： 当多路射频信号同时到达接收方且与主波异相，结果会导致信号强度下降，相位差在121°和179°之间会导致信号减弱。 信号消失： 当多路射频信号同时到达接收方且与主波呈180°相位差，结果可能会导致信号消失。 数据损坏： 因为同时存在多条反射信号的事实和时延扩展的影响（主信号与反射信号存在时间差），时延扩展的时间差可能导致比特互相重叠，最终结果就是导致数据损坏。这种类型的多径干扰又称为码间干扰。
6.了解码间干扰和时延扩展的后果。主信号与反射信号的时间差可能导致比特遭到破坏，从而因为第二层重传导致吞吐量下降和延迟增加。 答：多径现象对无线局域网性能和吞吐量具有负面影响，因为码间干扰导致的最直接后果就是第二层重传。第二层重传会影响到802.11无线局域网的整体吞吐量，同时也会影响到对延迟敏感的应用。 7.解释有源增益和无源增益的区别。射频放大器是主动设备，而天线是被动设备。 答：增益也被称为放大，对其最好的描述就是振幅增加或信号增强。有两种类型的增益：有源增益和无源增益。信号的振幅可以通过外部设备增大。 有源增益的获得通常是在发射器和天线之间安装一个放大器。发射器具备按不同功率传输的能力，发射功率越高，信号振幅越大。放大器通常是双向起效的，这意味着它会同时放大接收和发送的信号强度。有源增益设备要求使用外部电源。 无源增益利用天线把射频信号集中。无线是无缘设备，无需外部电源。天线可以使信号更集中在某一个方向。 8.解释传输振幅与接收振幅之间的差别。传输振幅是指离开发射器后的初始化振幅。当射频模块接收到射频信号时，接收到的信号强度通常指的就是接收振幅。 答：在无线局域网中，信号强度通常指传送振幅或接受振幅。传送振幅指离开射频发射器时的初始振幅，例如某无线接入点发射功率为50mW，这指的就是传送振幅。馈线和连接头会导致传送振幅减小，而天线则会使传送振幅增加。射频模块接收到的射频信号的强度通常指的就是接收振幅。
