无线电通信

无线电通信

1.电磁波

电磁波是同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性，如图4-1所示。电磁波在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场和磁场。电磁波在真空中速率固定，速度为光速，即3×108 m/s。

电磁波频率低时，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有被辐射出去，只能借助有形的导电体才能传递；电磁波频率高时，可以在自由空间中传递，也可以被束缚在有形的导电体内传递。在自由空间中传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变非常快，能量不可能全部返回原电路，于是，电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，成为一种辐射。

2.无线电通信

利用电磁波的辐射和传播，经过自由空间传送信息的通信方式统称无线电通信，也称无线通信。利用无线电通信可以传送电话、电报、数据、图像及广播、电视节目等通信业务。自1895年意大利的G.马可尼（Guglielmo Marconi）开创无线电通信的先河以来，该技术在短波/超短波通信、微波通信、卫星通信和移动通信等各种业务领域中得到广泛应用。

3. 无线电波的传播方式及频率波段的应用

无线通信是一种利用无线电波在空中传播信息的通信方式。无线电波通过发射天线向外辐射出去，天线就是波源。无线电波中的电磁场随着时间的变化而变化，从而把辐射的能量传播至远方。

（1）传播方式。无线电波常见的传播方式有以下几种：

①波导方式。当电磁波的频率在30 kHz以下（波长在10 km以上）时，大地犹如一个导体，电磁波不能进入电离层，因此，电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输，称为波导方式。

②地波方式。沿地球表面传播的无线电波称为地波（或地表波）。这种传播方式比较稳定，受天气影响小。

③天波方式。射向天空经电离层折射后又折返回地面（还可经地面再反射回天空）的无线电波称为天波。天波可以传播到几千千米之外的地面，也可以在地球表面和电离层之间多次反射，实现多跳传播。

④空间波方式。空间波主要指直射波和反射波。在空间中按直线传播的无线电波，称为直射波。当无线电波在传播过程中遇到两种不同介质的光滑界面时，其还会像光一样发生镜面反射，称为反射波。

⑤绕射方式。由于地球表面是个弯曲的球面，因此无线电波的传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的绕射传播现象一样，形成视距以外的传播。

⑥对流层散射方式。地球大气层中的对流层，其物理特性的不规则性或不连续性会对无线电波起到散射作用。利用对流层散射作用进行无线电波的传播，称为对流层散射方式。

（2）电磁波的波长。对于在空间中传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大为两点之间的距离，即电磁波的波长λ。

电磁波的传播速度c为光速（3×108 m/s），电磁波每秒钟变动的次数，即电磁波的频率f。电磁波的波长、频率、传播速度之间的关系为

c=λf

由上式可以得出，电磁波的波长越长，其衰减越少，也越容易绕过障碍物继续传播。

（3）电磁波频率波段的应用。无线电管理局对无线频谱资源进行统一规划，分配给无线通信各项业务使用。