【科普】电磁频谱知识大全

【科普】电磁频谱知识大全

一、电磁频谱的特性

电磁频谱，指的是电磁波按照频率或波长分段排列所形成的结构谱系。

一是具有国家主权性。

电磁频谱是目前人类唯一理想的无线信息传输媒介，属于国家所有，与土地、森林、矿藏等资源一样，既是一种稀缺的自然资源，也是决定国家发展和战争胜负的重要战略资源。电磁频谱资源对人类的影响，就像水和太阳一样不可或缺。我国《物权法》的第46条至52条，分别规定了矿藏、土地、森林、野生动植物、频谱、文物、国防资产的国有属性，体现了电磁频谱领域的国家主权性。其中第50条单独明确规定，“无线电频谱资源属于国家所有”。频谱资源的国有属性这一条是完全单列的，13个字单独成条在我国的法律中还不多见。

二是具有资源的无限性和使用的有限性。

理论上电磁频谱是覆盖0至无穷大赫兹的一种特殊自然资源。按照频率由低到高的顺序，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽玛（γ）射线和宇宙射线。一般意义上，国际电信联盟规划的可以利用电磁频谱范围为10kHz-400GHz，低于这一范围进入音频，高于这一范围进入光波的范围。但受目前信息技术水平的限制，可供人类开发和使用的频谱只占资源总量的68%。其中，3GHz以下最优频谱，应用趋于饱和，发展空间受限，我军72%以上的用频武器装备和国家78%以上的民用无线电设备，都集中在3GHz以下，用频矛盾十分突出；3GHz-10GHz的好用频谱，应用更广泛，竞争更趋激烈；10GHz-60GHz的可用频谱，技术日趋成熟，抢占优先使用权的趋势更加明显；60GHz以上待开发频谱，开发利用受技术和元器件的限制，亟待突破；卫星频率轨道资源的好用频率瓜分殆尽，“黄金导航频率”的8 0%已被美国和俄罗斯率先抢占。

三是具有商业价值属性。

英国政府在其发布的《21世纪的频谱管理》白皮书中，明确提出引入频谱定价、频谱拍卖、频谱贸易等手段，激励频谱资源的高效利用和新技术的研发。据不完全统计，1995年至20 11年间，美、英、德、法、韩等国为发展第三代、第四代移动通信网络，所拍卖的频谱价值共计约1300亿美元。同时，有研究采用（柯布-道格拉斯生产函数）实证分析方法，通过对我国1999年至2005年的数据进行分析后，测算出频谱投入对我国GDP增长率的贡献高达6.3%，频谱资源投入对经济增长的贡献率则达到4.61%，已经超过人力资本对经济增长的贡献率。

四是具有“三域”分割的特性。

目前，除了航空无线电导航、遇险搜救、射电天文等业务用频属于“专属专用”的保障方式外，其他约90%以上的频段都由多种无线电业务共用，之所以能够共用，主要由于电磁频谱具有空间域、时间域、频率域的三维特性。当多种用频武器装备密集部署时，电磁波在空域上纵横交错、时域上动态变化、频域上密集交错，“三域”重叠问题就很难避免，容易导致用频装备电磁通道“撞车打架”，产生自扰、互扰，也容易受到干扰。但三域中只要有一域区分好，用频武器装备之间也就不会干扰。可以通过区分使用时段的方法，制定频谱管制计划，从时域层面避免干扰；可以通过拉开间隔距离的方法，制定部队（装备）的部署计划，从空域层面避免干扰；可以通过划分、规划、分配和指配频率的方法，制定用频方案，从频域层面避免干扰。

五是具有开放性。

电磁波无疆无界，看不见，摸不着，跳动于无形空间，渗透在每个角落。电磁频谱资源为人类共同拥有，国际共用、军地共用、敌我共用，只要符合国际的划分规定就可以，人们把它概括为电波传播无国界。电磁辐射源可以来自太空、空中、海上、地面、海中，来自我方和敌方，来自军用和民用，来自不同平台和设备，各类用频武器装备易受自扰互扰、有意干扰或无意干扰，这就带来了复杂的电磁环境。

六是电磁环境是否复杂具有相对性。

复杂电磁环境是指在一定的空间域、时间域和频率域上，多种电磁信号同时存在，对武器装备运用和作战行动产生一定影响的电磁环境。电磁环境可以是简单的，也可以是复杂的。简单的电磁环境对用频装备A的影响可能是简单的，但对用频装备B的影响就可能是复杂的。因而“复杂电磁环境”中的“复杂”是对电磁环境的一种相对描述，是人们对电磁环境的一种主观认识程度。通常将造成下述两种情况的的电磁环境称为复杂电磁环境。一是敌方的电磁干扰压制，己方的电子信息装备抗敌电磁干扰压制的能力弱；二是己方的电子信息装备的电磁兼容性差，电磁管控不力。如果用频装备的作战效能不会因为电磁环境的影响而下降，这时的电磁环境就不应该称为复杂电磁环境。所以，从本质上来说，复杂电磁环境未必“复杂”，我们不应该纠结于电磁环境怎么复杂，更应该研究电子信息装备在战场电磁环境中的适应能力。

七是具有可控性。

电磁频谱资源存在于作战的全时空，作用于战争的全要素，贯穿于作战的全过程。频段越来越拥挤，频谱需求越旺盛，频谱资源供需矛盾的现象越来越突出。我们可以通过“开源节流”的方式缓解上述矛盾，开源是通过采用先进信号传输技术、提高用频设备工艺水平等手段，推动电子信息装备在高频段的应用，并加大我军在国际上的竞争能力，抢占卫星频轨资源；节流是前端做好频谱资源规划，统筹管理好频谱资源的使用，后端对在用和退役装备节余下来的频谱资源进行重新规划。其中，美国提出的频谱碎片整理技术，欧洲开发的“频谱池”技术，都是将不连续的频谱资源收集整合，提高频谱的使用效益。

二、对电磁频谱重要性描述

（1）频谱和子弹一样重要。

（2）21世纪将是频谱战的时代。

（3）频谱是一种无形的战斗力，并且是可与火力机动力相提并论的新型战斗力。

（4）电磁频谱将是唯一能支持机动作战、分散作战和高强度作战的重要载体，是未来战场上影响战争胜负的重要因素。

（5）通过支持各类用频装备，电磁频谱已经成为现代战争打通远程机动作战行动“情报链、指挥链、打击链、保障链”回路的唯一媒质，进而达成远程决策、实时指挥、临机处置的作战目的。

（6）3GHz以下最优频谱，应用趋于饱和，发展空间受限；3GHz-10GHz的好用频谱，应用更广泛，竞争更趋激烈；10GHz-60GHz的可用频谱，技术日趋成熟，抢占优先使用权的趋势更加明显；60GHz以上待开发频谱，期待新的突破。如，我国公众移动通信的频谱需求要在现有基础上还需增加1600MHz，并且都基本集中在5GHz以下，对我军相关频段的用频装备影响将会更加突出。

（7）电磁波是什么？电磁频谱又是什么？物理世界有这样一种奇特的现象，交变电流在周围空间会产生交变磁场，变化的电场和磁场相互联系，形成了交变的电磁场，并能脱离其产生的波源向远处传播，这种在空间以一定速度传播的交变电磁场就是电磁波。