第二章 文獻回顧
第四節 無線電波簡介
本研究以電子標籤所接受之無線電訊號強度值(RSSI)，作為位置感知 (Location-Awareness)計算的基礎，無線電技術是透過無線電波或射頻波傳播信 號的技術，無線電波是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，其頻 率 在 300GHz 以下，至於頻率下限並無統一規定，常見的有三種範圍：
3KHz~300GHz、9KHz~300GHz、10KHz~300GHz(如表 2-2 所示)。其原理運用 導體中電流強弱所產生之無線電波，通過變壓器將訊息加載於無線電波之上，
當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化會在導體中產生電 流，透過調製器(Adaptor)解譯收信端導體所產生之電流變化，達到訊號傳遞的 目的30，其基本架構如圖 2-17 所示。
天線發射的電波越強，發射機所產生的電流也越大，同時電波也越強，而 經過一個週期的距離，頻率越高波長則越短，頻率與波長為反比關係，如果頻 率增加一倍，波長則減半，相反的頻率減半，波長便加倍30。
表 2-2 無線電波頻率表
頻率 波長 縮寫 名稱
3HZ~30HZ 100000Km~10000Km ELF 極低頻 30HZ~300HZ 10000Km~1000Km SLF 超低頻 300HZ~3000HZ 1000Km~100Km ULF 特低頻 10KHz~30KHz 100Km~10Km VLF 甚低頻 30KHz~300KHz 10Km~1Km LF 低頻 300KHz~3000KHz 1Km~100Km MF 中頻
3MHz~30MHz 100m~10m HF 高頻
30MHz~300MHz 10m~1m VHF 甚高頻 300MHz~3000MHz 1m~100cm UHF 特高頻
3~30GHZ 100cm~10cm SHF 極高頻
30~300GHZ 10cm~1mm EHF 極高頻
0.3~3THz 1mm~0.1mm 極超高頻
(資料來源：國際電信聯盟(International Telecommunication Union, ITU))
變壓器
(一) 無線電波訊號
本研究透過定位標籤(Target Tag)和參考標籤(Reference Tag)的無線電波接 收訊號強度(Received Signal Strength Indicator, RSSI)，計算定位標籤與讀寫器之 距離，以下針對 RSSI 獲得方式與定位架構說明。
目前常見的無線定位技術中，RSSI 兼具經濟與容易建構的特點 19,33,34,35， RSSI 定位架構如圖 2-18 所示，運用 RSSI 定位需要配合多個信號強度，經由訊
31 Patwari, N.; Ash, J.N.; Kyperountas, S.; Hero, A.O., III; Moses, R.L.; Correal，N.S.,“Locating the nodes: cooperative localization in wireless sensor networks,”SignalProcessing Magazine,IEEE, Volume 22, pp.54 –69, Issue 4, July 2005.
32 禹帆，無線通訊網路概論: GSM, GPRS, 3G, WAP, Application，文魁資訊，2002。
33 Patwari, N; Hero, A. O. III; Perkins, M.; Correal, N.S.and O’Dea,R.J.,“RelativeLocation Estimation in Wireless Sensor Networks,”IEEE Transactionson SignalProcessing,Vol.51, No. 8,
號強度計算距離，並搭配空間資訊運算法求得定位座標。
計算距離 空間演算 座標
RSSI
圖 2-18 RSSI 定位架構
(資料來源：本研究整理)
(二) 特性簡介
電場的改變會產生磁場，磁場變化亦可產生電場，電場與磁場相互感應即產生 電磁波，電磁波頻率在 109Hz 以下者定義為電波36。
電波主要特性如下37：
1.電波為橫波：強度垂直於波的前進方向變化，如圖 2-19 所示；而空氣與 物質振動波屬縱波，強度與波的前進方向平行。
36簡淑韻，提昇射頻辨識即時定位系統精準度之方法，國立陽明大學醫學工程研究所碩士論文，
2006。
37田中平，基本電波學理論及應用，復漢出版社，1993。
波前進方向
(a) 橫波 (b) 縱波
波前進方向 振幅變化 振幅變化
圖 2-19 橫波與縱波
(資料來源：本研究整理)
2.電波為光速。
3.介質為均質時向前進。
4.介質不為均質時會在不同介質交接處反射、折射或繞射，如圖 2-20 所示。
反射
折射
繞射
圖 2-20 電波反射、折射或繞射示意圖
(資料來源：本研究整理)
波長λ(m)的電波在距離 d (m)之處衰減量為 L。
L=(4πd/λ)2 (2-2) 6.干涉：電波彼此間會互相影響，同相增強，逆向減弱，如圖 2-21 所示，
A 波與 B 波產生 C 波，振幅相同的兩個波相位為 0 度；相位為 180 度時兩波相 抵消為零。
7.電場與磁場彼此正交。
8. 極 化 ： 電 場 ( 磁 場 ) 方 向 為 一 致 方 向 稱 為 線 性 偏 波 (Linearly Polarized Wave)，如圖 2-22 (b)所示；電場(磁場)方向隨時間、場所變化的電波稱為橢圓 偏波(Elliptically Polarized Wave)，若振幅一致則稱為圓偏波(Circularly Polarized Wave)，如圖 2-22 (a)所示。
(c) 相增或相減 C
A B
C=A+B
時間 振幅
(b) 同相 C
A, B
時間 振幅
(a) 逆相 C
A B
時間 振幅
C=A+B
C=A+B
圖 2-21 電波干涉
(資料來源：本研究整理)
(b)線性偏波
(a)橢圓偏波(圓偏波)
圖 2-22 極化
(資料來源：本研究整理)