TE与你谈谈射频技术在互连世界的发展趋势
射频技术在互连世界的发展趋势
Tyler （T）：大家好，欢迎来到TE Connectivity的播客“Connected World”。很高兴大家收听本期节目。今天我们将聚焦射频技术：什么是射频技术？常见应用及主要趋势是什么？我们邀请了Amos Cheah，TE Connectivity研发与产品开发工程团队的高级经理。Amos Cheah，谢谢你参加我们的节目。
Amos（A）：谢谢你的邀请。
T：我们非常期待你对本期主题的见解。我们先从最基本的层面开始吧。请解释一下什么是射频技术，以及它为何重要。
A：没问题。我想这样来解释。首先，我们先来了解射频的定义。射频代表无线电频率。无线电频率是指无线电波传播到目的地的电磁频率。其波段范围大于人类耳朵的听觉范围，从20Khz可延伸至红外线波段，约为300GHz。无线电波传播速度与光速相同，可以在没有空气等任何媒介的情况下传播。所谓RF（即射频技术），通常是指无线电磁信号，是无线电子产品中的通信形式。射频这一学科涵盖电磁波产生、转换、传播和探测的物理定律。以James Clerk Maxwell之名命名的四个方程式为该学科奠定了基础。
为什么射频技术对于无线通信至关重要？要理解其重要性，我们需认识到，电磁辐射的特性在于能将电路扩展到无线领域，因此，任何以不导电材料、机械运动、声波甚至热量为传输介质的事物都可将电能转换为信息，且不依赖导电连接。
现在回到我们的问题上：为何电磁波比其他形式的无线通信更加普遍？换句话说，为何人们口中的无线几乎等同于射频或射频技术？为什么各种现象，例如我刚才所描述的现象，都涉及无线传输？有几个原因，首先是灵活性。结合无线电路，EMR是电信号的一种延伸。时变重复电流会产生电磁场，无论你是否在倒带。此外，电磁波是对原始信号交流成分的精确重定位。其次是速度。在交流耦合系统中，数据传输速率取决于信号表达变量关系的显著程度。也就是说，即使在非常高的频率下，电磁辐射（EMR）场谱也是一种实用的转换介质，能使射频系统实现非常高的传输速率。第三是传输距离，无线频率与人们对远距离通信的追求紧密相连。如果发射器距离很近，那么使用电线通常更加简便、成本更低。电磁信号作为一种带有调制技术和接收电路的电磁波，能够长距离地传输用户信号。最后，无视线路径要求。这点上能够与EMR相媲美的无线通信媒介只有光。但光实际上是频率非常高的电磁波，对视线有一定要求。而射频通信无需清晰的视线范围。
综上概括为三点：首先，射频是指在无直接电气连接的两个电路之间传输信息的电磁辐射，时变电流电压产生以波形式运行的电磁能。所以，我们可以通过控制和解读这种电波来实现信号的无线传输。为何电磁波或者说射频在无线通信中占据主导地位？因为这是除光以外的唯一替代方案。射频的用途不止如此，低频电波经过任何固体物体都不会消失。
T：太神奇了！谢谢你。射频的常见应用有哪些？是否可用于Wi-Fi路由器或类似设备？能否为我们介绍下当前射频技术的常用领域？
A：好的。很多行业的用例都会用到射频技术，比如雷达系统、远程控制、电视广播、远程监控、电脑、移动平台，也包括手机、路由器，以及其他移动平台。从智能手机、手机接收器到全球定位系统等，射频意味着现代生活的未来。射频技术十分独特而又十分普遍，人们对此项技术大都习以为常，就像手机融入我们的日常生活中一样。我们在短时间内取得这么大的进步，着实令人惊叹。人们对射频技术的需求从未降低，世界各地的私营企业，甚至是政府机构都在使用这些设备，并竞相推出射频领域的创新技术和产品。
T：同意。射频技术无处不在，而且非常重要。射频技术发展的主要趋势是什么？你刚刚提到了创新。有哪些创新？
A：对于即将到来的5G革命，大家可能不会陌生，我想每个人都听说过。我认为5G是即将出现的最大变化之一。可以肯定地说，5G网络将会部署运行，消费者对移动通信速度和性能的期望将会有质的提高。随着智能手机在全球各地逐步普及，全球用户对数据的需求将继续上升。但是，不到6 GHz的传统带宽根本无法应对这种挑战。5G的频率会上升到毫米波级，甚至超过20 GHz，有报道称，5G的速度可达10 Gbps/秒。毫无疑问，5G将提供快如闪电的频段覆盖，这以前只用于军事和卫星应用。因此，5G将使普通消费者享用到军事和卫星级别的技术。5G也将带动无线通信的发展，继而提升虚拟现实设备的连接速度，助启物联网时代大门。无数家居用品、手持电子设备、可穿戴设备、机器人、传感器、自动驾驶车辆等将形成一个互联网络，连接速度将得到飞跃式的提升。因而可以预见，射频市场前景广阔，行业未来需求旺盛，未来10年，我们将看到这个行业的巨大增长和创新。
T：的确如此。对于5G及其影响和挑战等的相关讨论已铺天盖地。5G的发展趋势将对工程师们产生怎样的影响？工程师们需要克服哪些5G挑战？
A：在我们迈向5G标准的进程中，我们需要解决很多难题，例如提高数据速率、降低延迟、提高可靠性和安全性。我们当前使用的4G无线技术（LTE和LTE-Advanced）已经遍地开花。面对下一代无线技术5G，我们需根据新的标准为客户提供超高速、低延迟技术支持。工程师如何掌握这其中的技术趋势？其中的关键是什么？答案因人而异。我个人认为实现5G的关键技术如下：首先是面向5G的新无线电标准。不同于LTE标准，5G采用3GPP标准定义。第二，中波（medium-wave）和三期天线（PhaseⅢ antenna）将成为通用标准。基于这种复杂性，我们需要两个基线附加签名的数据库。第三，由于中波的存在，信号在空气中损失会更大。多输入多输出技术（我们称之为MIMO）将显 著提升无线数据的传输速率和可靠性。第四，无线电接入网，即RAN或核心网。5G网络架构将在哪些层面有别于传统网络架构？从技术角度来看，5G意味着更高频率、更宽带宽、更高的功率效率。因此，必须具备放大器，低噪音、超低数据交叉、层压地板、低成本的组件也很重要，中波封装也需要部署，还有超高速、低功率的交直流变换器。我们还需要宽带天线，以及中波天线、高增益直接天线、通知天线。这些都需要部署到位并成为规范。
T：随着射频技术不断发展，以及5G技术的全球普及，人们将如何看待射频技术？以及在射频技术发展过程中，我们将看到哪些变化？
A：在我看来，射频技术和无线技术将成为5G技术的同义词。5G是一条信息高速公路，能将数字转型提升到新的高度，推动很多领域的革新，概括一下我认为将有重大进展的5个领域：首先是智能工厂。5G将在工业4.0中发挥关键作用，作为设备与物联网之间的连接技术，5G将为智能工厂注入新活力。智能工厂更广泛地使用由人工智能和机器学习驱动的机器人，有利于推动工厂实时决策。并且使用机器人执行危险任务可以确保员工的健康和安全。智能工厂将增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术引入到培训中，员工的学习和培训会更加快捷和安全。
第二个领域是混合现实。速度和带宽的提升有望推动AR和VR应用的大规模落地。再加上5G连接，我们很快就会看到混合现实的落地应用，从地图、商业应用再到家电应用，我们将迎来真正的虚拟现实。结合5G技术，将AR和VR应用到汽车、手机，甚至是电脑屏幕上，AR和VR将成为日常生活的一部分。
第三个领域是自动驾驶汽车。5G助推自动驾驶汽车从实验室走向实际生活是大势所趋。其中，安全非常重要。由于所需的延迟时间短，目前只有5G技术可支持机器模仿人类。虽然5G不会一夜之间大范围部署，但我相信，一旦5G成熟并得到普及，安全的自动化机器将获得长远发展，不仅包括汽车，卡车，甚至还有飞机等。
第四个领域是智慧城市。我们都知道，目前为止，城市还不算非常智能，虽然在一些领域实现了智能化，比如智能停车场、路灯，但想要持续显著改善我们的日常生活，其连通性还有待提高。海量的数据需要4G网络承载，导致网速降低。目前只有凭借5G技术的超高速优势，才能实现设备的快速连接。5G支持下，我相信智慧城市将会在全球普及。
第五是边缘计算。边缘计算允许尽可能接近源地处理数据。因为距离近，可更快处理，使自动驾驶汽车等设备更安全的行驶。随着5G技术带来高速、低延迟的数据传输，从智慧城市、智能工厂、智能环境，再到实时分析，边缘计算的潜力将在广泛应用中得到充分释放。
T：射频技术将在未来发挥巨大作用，而且随着技术不断发展，我们普遍认为射频将在5G、自动驾驶汽车、智慧城市等应用发展中扮演重要角色。那么射频在人工智能的发展和使用中扮演着什么角色？
A：谈到5G，射频技术可以支持指数级的数据负载。获得更多的数据量是人工智能的关键因素。通过访问丰富的数据，人工智能将得到改进，进而提高5G的性能，增强安全性，减少拥堵，并实时解决问题。随着5G和人工智能融合发展，数据将比以往任何时候都更有价值。我认为射频技术在当今世界的应用还不是很明显。业余时间，我喜欢看电影，尤其是科幻电影，包括漫威电影世界。在这些电影中，你可以看到人工智能和射频技术的完美合作，尽管有时并不现实。例如，在《钢铁侠》中，钢铁侠使用射频技术与他的人工智能助手贾维斯进行通信，确保在他穿着钢铁侠盔甲飞行的同时能够收集信息以击败对手。这即使在未来也难以实现。但有了5G技术和即将到来的6G技术，迪士尼的未来世界将更加接近现实。
T：很棒。我很喜欢钢铁侠的例子，这是一种我之前从未想到的表达方式，可以让人们更好地理解射频技术，明白其作用。Amos，很高兴今天有机会与你交流，了解射频技术，也非常感谢你今天和我一起为大家介绍射频技术。
A：客气了。希望你们都能有所收获。
T：确实，我今天学到了很多。感谢你加入Connected World。也非常感谢大家收听TE Connectivity的播客Connected World。我们非常欣慰能为大家分享知识。请订阅我们的Apple播客或Sportify，以便您直接从移动设备上下载TE Connectivity的最新播客。更多精彩节目，敬请期待。我是主持人Tyler Kern。非常感谢您的聆听。