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生活中应用射频技术的案例

一、什么是射频？

射频芯片是一个比较专业的方向，相对于整个半导体设计是一个

很小的技术方向。要总结一下中国企业在什么样的路上，尤其是射频

的方向非常难。这条道路虽然崎岖、艰难，但我相信一定是一条越走

越宽的光明之路。

大家知道互联网万物互联的概念，这个概念已经比较老了，现在

大家提的是IOE。这是2014年11月《哈佛商业评论》给的一张表

格，它预计2020年的时候全球每个人介入的网络设备是6.58台。

手机、IPLED、笔记本电脑、智能汽车、智能电器，稍微一算六七台

设备很容易达到。未来五年、十年，会有更多的设备接入进来。那么

这些设备是怎么连接呢？就是无线通信，无线通信把各个小的终端连

在一个网络里面，怎么实现呢？就是射频技术。

第一代的手机，是大哥大，当时的售价在1万左右，像一个砖头，

可以拿来防身。iphone，苹果10在1万左右，当年的1万和现在

的1万是没有办法比较的。我们更不用说在性能上、功能上发生的改

变。集成电路促进了这样的发展，射频的发展又在其中占了重要的角

色。

这是传统的机械卫星，它非常笨重和昂贵，这样的卫星用在现在

智能互联网很难。但是如果用相控阵天线做集成，无论是尺寸、成本、

功耗都会有几个数量级的降低，让它的普及变成一种可能，这就是射

频集成电路的优势。讲了这么多，那到底什么是射频？射频顾名思义
就是能够发射的频率。电磁波其实就是一种交变的电磁场，这种交变

的电磁场能够在自由空间进行传输，所以射频就是具有远距离传输能

力的一种高频电磁波。这里面有几个概念，一个叫做频率，什么叫频

率？刚才讲它是交变，交替变化。单位时间一秒能有多少个周期变化

呢？这个周期的个数我们把它叫做频率。大家经常听到它的工作频率

是多少，就是它一秒钟能够变化的次数。它每变化一个次数需要多少

时间，这就叫周期，所以频率和周期成反比。它在中间传输的时候，

波长定义成一个周期的时间能传播的距离，所以用自由空间电磁波传

输的速度去乘以周期的时间，就变成了波长。射频的频段就像时间的

横坐标轴一样，像昨天、今天和明天。射频也是一样，低射频到高射

频，3Hz到300G的频段叫做射频，在300G以上叫做太赫兹。射频

的频段再细分，3Hz到300M就是无线电，可以用在广播上。在300M

到300G叫做微波，再细化，从300M到3G，波长是1米到10厘

米，这种叫做分米波。3G到30G，波长10厘米到1厘米，我们叫

做厘米波。30G到300G，波长对应10个毫米到1个毫米，这种叫

毫米波，这是概念上的区别。

频谱是非常重要的资源，任何通信协议使用到的频谱，一定要符

合频谱规范。中国的频谱是这样划分的，超长波、长波、中波、短波、

厘米波、毫米波。西方国家是用波段来划分的，比如L、S、C波段

等等。

那日常生活中有哪些通信技术呢？大家稍微理一理，射频技术已

经遍及生活的各个角落。第一个，无线局域网。相信每家都有一个无
线局域网。60G通信的特点是数据率非常高，通信距离近，TP-LINK

前两年发布了全球第一款支持802.11ad协议的路由器，也就是一个

4K的高清电影，要想传输的话，只需要几分钟。传输几千张高清照

片，只需要几秒钟。较远距离通讯（如隔墙）时，需要用802.11a/b/g

协议。

全球定位系统GPS，是大家出门旅游不可或缺的。迪卡侬的每

一件衣服都有一个标签，这是900M的频段范围的RFID。移动通信

网络，从第一代的大哥大到现在的4G，到几年以后的5G，可能未来

的6G。2012年前大家的手机采用2G网络，刷个网页都需要很久。

现在大家的4G网络，可以很顺利地看电影、电视，它的通讯数据率

有了急剧的提升。包括近距离的无线网，像蓝牙、NFC、雷达、卫星

通信，射频技术已经广泛应用到各个领域。

通信系统。我把通信系统画成框图，这里面会经过两种变换。首

先一个非电到电的变换，例如有一个声音信号，要通过手机传输出去，

必须先采集声音信号。把声音信号传换成电信号，这是非电到电的转

换。转换完成之后，会把采集过来的电信号从低频搬到射频频段，射

频是比较高的频段。为什么要搬呢？是因为频谱是非常珍贵的资源，

大家不能够都用在低频，一来这会造成干扰，无法通信，二来搬移到

更高频率后可以更好的利用频谱资源。另外，射频的尺寸和波长是相

比拟的，工作频率越高，波长越短，所需要的天线尺寸越小。这是一

个通信系统最基本的组成，我们讲到的射频芯片部分在这里。我们把

它从低频搬到高频，在射频频段进行处理，这是射频前端在收发机当
中的位置。

这里面有哪些模块和元器件呢？最基本的元器件有电感、电容、

电压器。然