电磁波：变化的电场和磁场，在相互转化的时候才有电磁波，随时间和空间变化的才会出现波（空间和时间相互转化，电场和磁场相互转换）
波：在一个时刻一个空间出现了，在另一个时间和空间又出现了叫波
导波/导行波：电路中的波
传导电流：在导体中传导的电流
运流电流：电子在空间中传播的电流
位移电流：位移电流只表示电场的变化率，与传导电流不同，它不产生热效应、化学效应等
一、射频(Radio Frequency)/微波(Microwave)
无线电频谱中占据某一特殊频段的电磁波。
广义射频范围：30M-3000G
微波：300M-3000G
二、RF/MW的特点：
1、频率高
通信系统中相对带宽Δf/f通常为一定值，所以频率f越高，越容易实现更大的带宽Δf，从而信息的容量就越大。
例如，对于1%的相对带宽，600MHz频率下宽带为6MHz（一个电视频道的带宽），而60GHz频率下带宽为600MHz（100个电视频道！）。因此，RF/MW的一个最广泛应用就是无线通信。电磁波通信都近似于高频。
蜂窝电话系统：
2、波长短（电路上）
天线与RF电路的特性是与其电尺寸l/λ相关的 。在保持特性不变的前提下，波长λ越短，天线和电路的尺寸l就越小，因此，波长短有利于电路的小型化。 目标的雷达散射截面（RCS） 也与目标的电尺寸成正比，因此在目标尺寸一定的情况下，波长越小，RCS就越大。这就是雷达系统通常工作在MW的原因。
3、大气窗口
地球大气层中的电离层对大部分无线电波呈反射状态（短波传播的原理），但在MW波段存在若干窗口。因此，卫星通信、射频天文通常采用微波波段。
4、分子谐振
各种分子、原子和原子核的谐振都发生在MW波段，这使得微波在基础科学、医学、遥感和加热等领域有独特的应用。
微波炉：微波炉是靠辐射微波让水分子振动 加热,微波 是有很高的能量的微波频段是 300MHZ - 300Ghz 这个频率段都属于微波,微波炉工作是 以 2450MHZ 的频率发射出微波,即2.45GHZ (目前主流INTEL的CPU频率也达到这个数... 或者说是频率最高的电磁波频率是多少,也就是说当 你打手机时 ,其实就是再用一个小微波炉烤自己脑袋.由于作用与分子级别,会对有机组织造成破坏 .45GHZ (目前主流INTEL的CPU频率也达到这个数),量子论决定了任何物质理解长度绝不能小于普郎克长度,那么电磁波波长也不可能小于普浪克长度,当然由于普良克长度太小了,而伽马射线,手机天线是用金属的,哪怕能量再低也会伤害人体,那些说手机辐射能量低不造成伤害的人去见鬼吧,他说的低是指电压低,功率低,但是辐射的频率是在危险频率。
上述特点使得RF/MW有着广泛的应用，但是真正使RF/MW成为一门独立学科是因其具有一个独特特点： RF/MW的波长与自然界物体尺寸相比拟10m-0.1mm。
? 在RF/MW相邻低端以下的频段，波长比物体尺寸长很多，可以采用集总模型研究。低频
?在RF/MW相邻高端以上的频段，波长比物体尺寸小很多，可以采用几何光学研究。
当波长与物体的尺寸相比拟时，电磁波 波动性 呈主流（同一物体在不同位置不同频率它的特性不一样），波动性占主流时光学和集总模型都不适用辣啦，因此必须采用电磁场理论和分布模型研究。
三、常规电路元件的射频特性
在常规交流电路中，最常用的电路元件是电阻R，电感L，电容C和连接这些元件的导线。
在频率较低时，电阻器，电感器和电容器分别对应于热能，磁场能量和电场能量集中的区域，所以可以用“集总”元件表征。这时R，L，C基本为常数，不随频率变化，导线也相当于与频率无关的短路线段。
在RF/MW波段，由于导体的趋肤效应（集肤效应又叫趋肤效应,当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中 。 ），介质损耗效应，电磁感应等的影响，器件区域不再是单纯能量的集中区，而呈现分布特性。
1、长线概念
考虑导线上传输交变电流i，变化规律为
分别考虑：
对应的波长
于是在一段长为1米的导线上，照明电流几乎不变化，GSM蜂窝电话电流有3.3个周期变
化，而X波段雷达电流有33个周期变化。因此，对于照明电力系统，导线长几米都不会有什么影响，而对于X波段雷达，导线那怕变化几厘米，影响都很大。
通常把RF/MW导线（传输线）称为长线，传统的电路理论已不适合长线。
2、导体的趋肤效应
考虑一个半径为a，长为l，电导率为的圆柱导体，沿纵向流过的直流电流为I。由于直流电流均匀地分布在导体内，因此，直流电阻R和电流密度J为
?
对于交流电流，导体周围产生磁场。交流磁场又产生电场。 而电场形成与原电流相反的电流密度，在导体中心处，这种效应最强烈，致使导体中心的电流密度明显减小，随着频率的增高，电流趋于导体表面，即趋肤效应。
因此，高频时，导体损耗会增大，并具有电感效应。高频时，沿纵向的电流密度沿导体径向的分布规律为
?
高频条件下，电阻和电感为
可见，高频电阻与直流电阻之比恰好等于导体截面积与趋肤深度面积之比。高频电感电抗等于高频电阻值。
3 、高频电阻
由于高频效应，在高频时电阻R将会出现引线电感，引线电阻，极间电容，引线间电容等。
于是标称值为R的电阻R的电阻的等效电路为
通常趋肤效应引起电阻和引线间电容可以忽略。
例计算长为2.5cm,半径为a=2.032x10-4m的铜导线连接的500Ω电阻的高频电阻的阻抗特性，极间电容为5pF。
4、高频电容
平板电容是最常用的电容，对于面积为A，间距为d，填充介电常数为ε的电介质的平板电容在低频时为
高频时，除了引线电感和引线电感外，电介质变得有耗，产生高频介质电导率，损耗电导为
于是，平板电容变成了C与电导的并联，并联导纳损耗角正切反映了位移与传导电流的比例。考虑引线电感L，引线电阻Rs和介质损耗电导，平板电容的等效电路为
计算一个47pF平板电容器的高频阻抗，设引线为长为1.25cm，半径a=2.032x10-4m的铜线。
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5 高频电感
电感通常是由导体线圈构成，在高频，线圈除了具有电感外，还有高频电阻和线圈导体间的寄生电容。因此, 电感已变为RLC谐振器。
四、 RF/MW发展简史
1864年，英国物理学家J. C. Maxwell (1831-1879, 48岁)发表了著名的麦克斯韦方程，从理论上预测电磁波的存在。1887年，德国物理学家H.Hertz (1857-1894,37岁) 实验证实了麦克斯韦方程的预言。赫芝采用电火花间隙发射机和加载偶极天线演示电磁波的传播.
1900年，意大利发明家G. Marconi (1874-1937, 63岁)首次实现了穿越大西洋的无线电通信。他的发射天线与地之间连接70KHz电火花发生器，接收天线与风筝支撑。
1931年，英国与法国之间建立了第一条微波通信线线路。二次大战后，微波接力通信得到了迅速发展，20世纪50-70年代，微波接力通信是电视信号远距离传输的主要手段。
1935年，英国的R. W. Watt开展了雷达的研究，（Radar = radio detecting and
ranging 无线电探测与定位），同年首次在试验中测得飞机的回波。
1938年，第一只调速管问世，1940年，英国的布特和兰特尔研制出磁控管，这些微波电子管器件都是雷达不可缺少的源。
1940年，第一台10cm波长雷达问世。雷达的出现使微波得到了人们的根本认识。美国在MIT专门成立“辐射实验室”，调集了大量顶尖科学家以战时状态对雷达进行大规模、全方位研究，极大地促进了雷达与微波技术的发展。
1945年，雷神公司把磁控管用于微波加热，诞生了微波炉，如今磁控管依然是微波炉的核心源。
1963年，国际通信卫星组织发射了第一颗同步通信卫星。
70年代，雷达、卫星通信、微波中继通信成为RF/MW应用的主要领域，并迅速扩展到微波加热和微波遥感等领域。同时，RFIC、MIC开始迅速发展。
80-90年代，移动通信成为最耀眼的应用，如同二次大战中雷达对RF/MW发展的促进作用一样，移动通信，尤其是蜂窝移动通信给RF/MW带来了第二次发展高潮。由于是民用，涉及千家万户，发展更为迅速，更为广泛，甚至改变了人类的生活习惯。
如今，RF/MW应用几乎深入了各类领域，我们身边随处可见：手机、蓝牙、无线上网，卫星电视GPS定位、RFID等。
从典型RF系统看本课程内容设置
1-发射机 2-隔离器? 3-天线收发转换开关? 4-馈线波导? 5-旋转关节
6-辐射器 7-天线反射器 8-混频器 9-可变衰减器 10-本地振荡器 11-中频接收机
RF/MW系统通常由这样几类装置组成：
（1）传输线：传输RF/MW信号的装置。
（2）无源器件：完成微波信号和功率的分配、控制和滤波等功能的装置，没有进行微波能量与其他能量（如直流）的转换,如滤波器，双工器，耦合器等。
（3）有源器件：产生、放大、变换微波信号和功率的装置，一般要将微波能量与其他能量进行转换。
天线：辐射或接收电磁波的装置。
蓝牙的工作原理是什么？
阻抗参数，导纳参数，转移参数矩阵都是从电压电流出发定义的，而在微波波段，电压电流不能直接测量，在参考面上难以得到真正的微波开路终端，上述参数在微波波段变成了抽象的理论定义参数，无法通过测量直接得到，为了研究微波电路系统特性，需要一种在微波波段能用直接测量方法确定的网络参数，而微波波段可测的电参量就是功率和反射系数，从归一化入射波和反射波出发，定义出一组新的网络参数，那就是散射参数，也就是s参数
蓝牙"（ Bluetooth）技术是由世界著名的5家大公司--爱立信（Ericsson）、诺基亚（Nokia、东芝（Toshiba）、国际商用机器公司（IBM）和英特尔（Intel），于1998年5月联合宣布的一种无线通信新技术，借用了一千多年前一位丹麦皇帝哈拉德·布鲁斯（Harald Bluetooth）的名字命名的。它是针对目前相距很近的便携式器件之间的链接主要是用红外线链路（infraredlink，简称IrDA）进行而提出的。应用红外线收发器链接虽然能免去电线或电缆的连接，但是使用起来有许多不便，不仅距离只限于1～2m，而且必须在视线上直接对准，中间不能有任何阻挡，同时只限于在两个设备之间进行链接，不能同时链接更多的设备。另一方面，人们对无线电通信技术很熟悉，无线电技术能实现远距离的通信，可以实现卫星通信以至宇宙太空的通信。"蓝牙"技术的目的是利用短距离、低成本的无线多媒体通讯技术在小范围内将各种移动通讯设备、固定通讯设备、计算机及其终端设备、各种数字系统（包括数字照相机、数字摄影机等）甚至家用电器连接起来，实现无缝的资源共享。1999年7月，蓝牙正式公布了蓝牙技术规范Bluetooth Version1.0。蓝牙已成为通讯领域目前的一个新热点，极有可能在不远的将来成为小范围无线多媒体通讯的国际标准。
2 蓝牙的技术特点
蓝牙技术利用短距离、低成本的无线连接替代了电缆连接，从而为现存的数据网络和小型的外围设备接口提供了统一的连接。它具有许多优越的技术性能，以下介绍一些主要的技术特点。
2.1 射频特性
蓝牙设备的工作频段选在全世界范围内都可以自由使用的2.4GHz的ISM（工业、科学、医学）频段，这样用户不必经过申请便可以在2400～2500MHz范围内选用适当的蓝牙无线电收发器频段。频道采用23个或79个，频道间隔均为1MHz，采用时分双工方式。调制方式为BT= 0.5的GFSK，调制指数为0.28～ 0.35。蓝牙的无线发射机采用FM调制方式，从而能降低设备的复杂性。最大发射功率分为三个等级，100mW(20dBm)，2.5mW(4dBm)，1mW(0dBm)，在4～20dBm范围内要求采用功率控制，因此，蓝牙设备之间的有效通讯距离大约为10～100m。
2.2 TDMA结构
蓝牙的数据传输率为1Mb/s，采用数据包的形式按时隙传送每时隙0.625μs 。蓝牙系统支持实时的同步定向联接和非实时的异步不定向联接，蓝牙技术支持一个异步数据通道，3个并发的同步语音通道或一个同时传送异步数据和同步语音通道。每一个语音通道支持64KB/S 的同步语音，异步通道支持最大速率为721KB/S，反向应答速度为57.6KB/s的非对称连接，或者是速率为432.6KB/S的对称连接。
2.3 使用跳频技术
跳频是蓝牙使用的关键技术之一。对应单时隙包，蓝牙的跳频速率为1600跳/秒；对于多时隙包，跳频速率有所降低；但在建链时则提高为3200跳/秒。使用这样高的调频速率，蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力，且硬件设备简单、性能优越。
2.4 蓝牙设备的组网
蓝牙根据网络的概念提供点对点和点对多点的无线连接，在任意一个有效通讯范围内，所有的设备都是平等的，并且遵循相同的工作方式。基于TDMA原理和蓝牙设备的平等性，任一蓝牙设备在主从网络（Piconet）和分散网络（Scatternet）中，既可作主设备（Master），又可作从设备(Slaver)，还可同时既是主设备（Master），又是从设备(Slaver)。因此在蓝牙系统中没有从站的概念，另外所有的设备都是可移动的，组网十分方便。
2.5 软件的层次结构
和许多通讯系统一样，蓝牙的通讯协议采用层次式结构，其程序写在一个9mm× 9mm的微芯片中。其底层为各类应用所通用，高层则视具体应用而有所不同，大体分为计算机背景和非计算机背景两种方式，前者通过主机控制接口HCI（Host Control Interface）实现高、低层的连接。后者则不需要HCI。层次结构使其设备具有最大的通用性和灵活性。根据通讯协议，各种蓝牙设备无论在任何地方，都可以通过人工或自动查询来发现其它蓝牙设备，从而构成主从网和分散网，实现系统提供的各种功能，使用起来十分方便。
3 蓝牙系统的功能模块
蓝牙系统的基本功能模块如图1所示。它的功能模块包括天线单元、链路控制器、链路管理、软件功能。
3.1 无线技术规范
蓝牙天线属于微带天线，蓝牙无线接口是基于常规无线发射功率0dbm设计的，符合美国联通讯委员会（FCC）的ISM频段的规定。扩展频谱技术的应用使得功率可增至100dbm，可满足不同国家的需要。在日本、西班牙、法国，由于当地规定的频段相对较窄，可用内部软件来转换实现。
3.2 基带技术规范
基带描述了设备的数字信号处理部分，即蓝牙链路控制器，它完成基带协议和其它底层的链路规程。主要包括以下几个方面：
（1）网络连接的建立。
（2）链路类型和分组类型。
链路类型决定了哪种分组模式能在特定的链路上使用，蓝牙基带技术支持两种链路类型：即同步面向连接类型SCO（主要用于语音）和异步非连接类型ACL（主要用于分组数据）。
（3）纠错
基带控制器采用3种纠错方式：1/3速率前向纠错编码（FEC）、2/3速率前向纠错编码（FEC）、对数据的自动请求重传（ACL）。
（4）鉴权和加密
蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。鉴权基于"请求一响应"运算法则。鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域，比如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通信。加密被用来保护连接的个人信息。密钥由程序的高层来管理。网络传送协议和应用程序可以为用户提供一个较强的安全机制。
3.3 链路管理协议
链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其它远端LM并通过LMP（键路管理协议）与之通信。LM模块提供如下服务：
（1）发送和接收数据。
（2）请求名称。
（3）链路地址查询。
（4）建立连接。
（5）鉴权。
（6）链路模式协商和建立。
（7）决定帧的类型。
（8）将设备设为sniff模式。master只能有规律地在特定的时隙发送数据。
（9）将设备设为hold模式。工作在hold模式的设备为了节能在一个较长的周期内停止接收数据，平均每激活一次链路，这由LM定义，LC（链路控制器）具体操作。
（10）当设备不需要传送或接收数据但仍需保持同步时将设备设为暂停模式。处于暂停模式的设备周期性地激活并跟踪同步，同时检查page消息。
（11）建立网络连接。
3.4 软件（协议）单元
蓝牙基带协议结合电路开关和分组交换机，适用于语音和数据传输。Bluetooth软件构架规范要求与Bluetooth相顺从的设备支持基本水平的互操作性。这种顺从水平由不同的应用来决定。
蓝牙设备需要支持一些基本互操作特性要求。对某些设备，这种要求涉及到无线模块、空中协议以及应用层协议和对像交换格式。Bluetooth1.0标准由两个文件组成。一个叫FoundationCore，它规定的是设计标准。另一个叫FoundationProfile，它规定的是相互运作性准则。蓝牙设备必须能够彼此识别并装载与之相应的软件以支持设备更高层次的性能。
蓝牙的软件（协议）单元是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，软件（协议）结构需有如下功能：
（1）设置及故障诊断工具；
（2）能自动识别其它设备；
（3）取代电缆连接；
（4）与外设通信；
（5）音频通信与呼叫控制；
（6）商用卡的交易与号簿网络协议。
4 蓝牙系统的应用
蓝牙技术广泛应用于各种电话系统、无线电缆、无线公文包、各类数字电子设备、电子商务等领域。
跳线和TDMA等技术的应用使得蓝牙的射频电路较为简单，通讯协议的大部分内容可以用专用集成电路和软件来实现，因此从技术上保证了蓝牙设备的高性能和低成本。
以摩托罗拉蓝牙解决方案为例，摩托罗拉在先进射频技术方面素有经验。摩托罗拉蓝牙解决方案可利用UART、RS-232、USB或SPI连接主处理器，而主处理器可通过这些接口处理蓝牙协议上的堆栈及主控制器的接口等功能；而这个蓝牙解决方案则负责执行下堆栈（主控制器接口、链路管理程序协议、基带及射频）其余的功能。并采用摩托罗拉的MCORETM32位精简指令集运算（SISC）处理器内核，内含一个高度灵活的外围设备集，适用于多种不同的嵌入式蓝牙应用方案。
图2为一个采用摩托罗拉解决方案用于蜂窝式电话的例子。通用异步收发器是连接蜂窝式电话基带处理器与摩托罗拉解决方案的接口，而SSI则为语音通讯提供支持。
