电磁波

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电磁波在自然界早已存在。例如,在雷鸣电闪之时,就伴随着大量电磁波的产生。可是,电磁波真正被人类发现和认识,那是19世纪的事。

1820年,丹麦物理学家奥斯特首先发现,在通电的导线周围会产生磁场,使附近的磁针发生偏转;接着,英国物理学家又发现了磁场变化会感应产生电流的现象(即所谓的“电磁感应”现象)。1864年至1865年间,著名的英国科学家麦克斯韦通过艰苦的理论工作,预言了电磁波的存在。他指出,变化的电场周围会产生变化的磁场,变化的磁场周围又产生变化的电场,如此循环往复,便使交变的电磁场由近及远地辐射传播开去,这就是电磁波。1887年,德国物理学家赫兹证实了麦克斯韦的预言。但可惜,此时麦氏已与世长辞了。

人类通过长期的实践,很快便发现了电磁波是一个十分难得的资源。现在电磁波按频率或波长可划分不同的频段(见表1-1)。不同频段的电磁波有不同的特性,可以用作不同通信系统的媒体。

1.长波 主要沿地球表面传播,又称地波;也可在地面与电离层之间形成的波导中传播。传播距离可达几千千米甚至上万千米,有穿透海水和土壤的能力。但波长越长,噪声干扰也越大。长波多用于海上、水下、地下通信和导航等。

2.中波 在白天主要靠地面传播,夜间也可由电离层反射传播。主要用于广播和导航。

3.短波 主要靠电离层反射的天波传播。可经电离层一次或几次反射,最远可传送上万千米。适用于应急、抗灾通信和远距离越洋通信。短波属于高频(HF)频段,所以短波通信也称高频通信。

4.微波 微波受地面吸收较大,而且也不能由电离层反射,而只能以直线方式传播(称为“视距传播”)。在地面上传输距离约50千米。如果用微波进行远距离通信,需要在沿途设立中继站进行“接力通信”。微波的频带很宽,可以进行大容量干线通信,还可以传送彩色电视等。

近十年来,移动通信业务发展异常迅速。移动通信使用的电波几乎遍及长波、中波、短波、超短波以及微波等所有频段。

表1-1 无线电波波段和频段名称