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當前位置:首(shǒu)頁 > 技術文章(zhāng) > 電磁(cí)波是如何傳輸(shū)的?
人類很早就認(rèn)識了光,分清了白(bái)晝和黑夜(yè)的區別。但是對於(yú)光之外的電(diàn)磁波,人類卻(què)用(yòng)了(liǎo)很(hěn)長(cháng)的時間(jiān)去(qù)探究,直(zhí)到(dào)天才科(kē)學家(jiā)麥克斯(sī)韋(wéi)用數學的方式推導出(chū)了電(diàn)磁波(bō)的存在(zài),並統一了電(diàn)磁波和光。隨(suí)後(hòu),人(rén)類(lèi)就開(kāi)啟(qǐ)了利用電磁(cí)波(bō)的時代(dài),直到.....
太陽光(guāng)不僅給我們帶來了(liǎo)光明,還帶來了溫(wēn)暖,賦予(yú)我們(mén)"能量(liáng)“,我們(mén)利(lì)用電磁波(bō)來(lái)傳遞(dì)我(wǒ)們的(dí)聲音,圖像,數據(jù),直(zhí)至萬物互聯(lián)。
電磁(cí)波的(dí)頻(pín)譜很寬(kuān)很(hěn)寬(kuān),我們(mén)用來傳(chuán)遞信息的電磁波稱位(wèi)無(wú)綫(xiàn)電波——Radio,而我們射頻(pín)工程師(shī)的(dí)這(zhè)個專用(yòng)名(míng)稱就來自(zì)於無綫電波(bō)頻(pín)率 Radio Frequency。
原則(zé)上來(lái)說,任何一(yī)個頻(pín)率的電磁(cí)波都可以(yǐ)傳遞信息,但是在現(xiàn)有(yǒu)技術(shù)條(tiáo)件下(xià),為(wéi)了更(gēng)有效(xiào)地發(fā)射和(hé)接收(shōu)電(diàn)磁波(bō),要求(qiú)天(tiān)綫的(dí)尺寸不(bù)小於四分之(zhī)一波長(cháng)。頻(pín)率過(guò)低,波長太(tài)長(cháng),則天(tiān)綫(xiàn)就變(biàn)得(dé)很(hěn)大(dà)。所以(yǐ),我們(mén)總(zǒng)是(shì)要(yào)選擇(zé)合(hé)適(shì)的頻率來進行信息(xī)的無(wú)綫傳播(bō)。
地(dì)球(qiú)是人類賴(lài)以(yǐ)生存的條件之一,至(zhì)今還沒有(yǒu)找到一個(gè)比地(dì)球(qiú)更(gēng)適合人(rén)類(lèi)生存的(dí)星(xīng)球。而(ér)人類生存(cún)最依賴的(dí)就是(shì)地球上的(dí)水(shuǐ),物(wù)和空氣(qì)。所以電磁(cí)波的傳播也必須考慮到地球上(shàng)物體(tǐ)的(dí)影響(xiǎng),尤其是(shì)地麵和空氣。根據(jù)通信(xìn)距離(lí),電(diàn)磁(cí)波頻率的不同,無綫電(diàn)波的傳播(bō)方(fāng)式主要有(yǒu)地波(bō),天波(bō)和視綫傳(chuán)播(bō)三種。
頻(pín)率較低的電磁波(bō)(一(yī)般小(xiǎo)於2MHz),波長(cháng)比(bǐ)較(jiào)長(cháng),有(yǒu)一(yī)定(dìng)的繞射(shè)能(néng)力,可(kě)沿(yán)著彎曲的地(dì)球(qiú)表(biǎo)麵傳(chuán)播,這種傳播(bō)方(fāng)式(shì)稱為地(dì)波傳播,地波的(dí)傳播(bō)距離(lí)遠,在(zài)低頻(pín)和甚低(dī)頻(pín)頻段,地波能(néng)夠傳播(bō)數(shù)百(bǎi)千(qiān)米,甚至(zhì)更遠。
頻率(shuài)較(jiào)高的電(diàn)磁波被稱(chēng)為(wéi)高頻電磁(cí)波HF,能(néng)夠被大氣(qì)中(zhōng)的電(diàn)離(lí)層反(fǎn)射,並(bìng)且(qiě)再(zài)次被(bèi)大地(dì)反射(shè),這(zhè)樣無(wú)綫電波就(jiù)可(kě)以傳(chuán)遞更(gēng)遠(yuǎn)的距離(lí)。根(gēn)據地(dì)球(qiú)半(bàn)徑(jìng)和(hé)電離層的(dí)高(gāo)度,可(kě)以計(jì)算(suàn)出(chū)來電磁波一次反(fǎn)射距離最遠(yuǎn)可(kě)達4000千(qiān)米(mǐ),經(jīng)過多(duō)次(cì)反射之後,電(diàn)磁(cí)波甚至可(kě)以傳播(bō)10000千(qiān)米(mǐ)以(yǐ)上。這種(zhǒng)利用大氣(qì)電離層(céng)反射(shè)進(jìn)行傳播的方式就是天波(bō)傳(chuán)播(bō)。
現在收音機(jī)AM頻段300kHz~3000kHz,就(jiù)是利用(yòng)了電(diàn)磁波地波和部分天波(bō)傳播,所(suǒ)以,有時(shí)候(hòu)甚至(zhì)可以(yǐ)聽到很遠(yuǎn)距(jù)離(lí)的廣播(bō)信(xìn)號。但是(shì)大(dà)氣電(diàn)離層(céng)受陽(yáng)光(guāng)照(zhào)射會(huì)發(fā)生改(gǎi)變,因(yīn)此(cǐ)傳(chuán)播的(dí)穩定性(xìng)會(huì)受(shòu)到(dào)影(yǐng)響(xiǎng)。
頻(pín)率高於30MHz的(dí)電磁波(bō)將穿(chuān)透電離層,不能被(bèi)反(fǎn)射(shè)回來,並且波長比(bǐ)較短,沿著地球表(biǎo)麵(miàn)繞射(shè)的能力也(yě)很弱,因此隻能進行類似於(yú)可見光那樣(yàng)的直(zhí)綫(xiàn)傳播,這(zhè)種(zhǒng)傳播(bō)方(fāng)式(shì)稱為(wéi)視距(jù)傳播。受(shòu)地球(qiú)曲度和地表(biǎo)物體的(dí)影(yǐng)響,視距傳播的距離比較短,為(wéi)了增大(dà)其傳(chuán)播距(jù)離,有效快捷的方式就是把(bǎ)天綫(xiàn)架的再高(gāo)一(yī)點。
但是再高也高不過大(dà)山(shān)啊,為了傳遞的更遠一(yī)些,可以采用中(zhōng)繼(jì)通信的方(fāng)法(fǎ),通(tōng)過(guò)中繼站(zhàn),將無綫電(diàn)信息傳播到(dào)遠處的接收(shōu)端。
有沒(méi)有可能(néng)把中(zhōng)繼(jì)站也(yě)架(jià)的(dí)高一(yī)點(diǎn)呢?這樣會不(bù)會省(shěng)幾個中繼(jì)?能不(bù)能將(jiāng)中繼(jì)站放到(dào)天(tiān)上(shàng)?於(yú)是(shì)衛(wèi)星通信就(jiù)出(chū)現(xiàn)了(liǎo)。直接把(bǎ)視距通信(xìn)距離翻了幾倍(bèi)。利用三顆(kē)地(dì)球軌(guǐ)道(dào)靜止(zhǐ)衛星作為中繼(jì)站,就(jiù)可(kě)以覆(fù)蓋全(quán)球通(tōng)信(xìn)。
目(mù)前應用(yòng)廣泛的(dí)衛(wèi)星(xīng)通信叫(jiào)做——Starlink,華為 Mate 60 用到的衛星通信(xìn)是我國自主研(yán)發(fā)的天(tiān)通一號衛星通(tōng)信係統(tǒng)。
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