电磁波、无电知识简介.docVIP

PAGE \* MERGEFORMAT 3 无线电基础知识 在我们生存的空间，无处不隐匿着形形色色的电磁波：激雷闪电的云层在发射电磁波；无数的地外星体也辐射着电磁波；世界各地的广播电台和通信、导航设备发出的信号在乘着电磁波飞驰；更不用说还有人们有意和无意制造出来的各种干扰电磁波……这些电磁波熙熙攘攘充满空间，实在是热闹非凡。如果说人们是生活在电磁波的海洋之中，那是毫不夸张的。正因为这样，为了利用电磁波，人们不得不制定出各种“规则”，对电磁波加以管理，把无线电频谱进行科学的、细致的划分，就象在马路上划分出快车道、慢车道和人行道一样，使不同业务所发射的电波不致混淆。如果没有良好的“空中秩序”，不知道要发生多少“交通事故”呢！ 在既往的几千年中，人们一直都没能“看见”电磁波。麦克斯韦写了电磁波历史的第一页。他不仅断定电磁波的存在，而且推导出电磁波有和光速一样的传播速度，揭示了光与电磁现象的本质的统一性。人们在“造出”了电磁波，从而“看到”了电磁波，并且发明了发射和接收电磁波的装置以后，便驾驭它发展了无线电通信技术。神秘的电磁波从此给人类社会带来了难以预想的迅速而又巨大的变化。今天，电磁波把人们的“视线”深入到小于厘米的基本粒子，扩展到200亿光年的大尺度的宇宙。它帮助人们增进对环境和自身的认识，缩短相互之间的距离，揭示千古之谜，探索未来秘密，改造生存条件，走向太空领域等，人类文明的每一步前进，都伴随着电磁波的倩影。 一、什么是电磁波、无线电波呢？ 电磁波是在空间传播的交变电磁场，或者说，电磁波就是电和磁交变的振动和能量的传播形式。电磁波和水波、声波、力学波相象，所不同的是，电磁波不象水波那样能看得见，不向声波那样能听得到，不象力学那样能感觉出来。正是电磁波的特殊“性格”，才给它蒙上了一层神秘的“面纱”，使人感到奥妙莫测。 电磁波的“个性”可以归纳为以下三点： （1）电磁波是高速运动着的物质，是物质世界的“长跑”冠军，它在真空中的传播速度是光速，即3x108m/s(每秒30万公里)。电磁波一秒钟能绕地球7圈半，眨眼功夫，可以到月球上转个弯。 （2）电磁波没有静止的质点，是一个看不见、摸不着、嗅不到的“隐身人”。 （3）同一空间可以有无限多的电磁波同时存在，它“宽宏大度”而绝不“排斥异已”。 无线电波归属于电磁波，是频率较低的一种电磁波；光是频率较高的一种电磁波，它们同是一性质的物质。 二、电磁波的产生 要产生电磁波，必须有一个波源，由波源提供能量进行传播。实际上，只要有频率很高的电流流过导线，导线周围就产生变化的电场，同时在其附近还要产生一个变化的磁场；这个变化的磁场，又同时在其附近产生一个变化的电场；新产生的这个变化的电场，同时在附近产生变化的磁场……这样就形成一个辐射的电磁场四外传播开去。这种情况很象水的波纹一样，但是这种波是由电场和磁场构成的：交变电场产生交变磁场，交变磁场产生交变电场，二者同时存在，不可分割，所以这种波叫电磁波。在无限大的空间，电场、磁场和电磁波传播方向，三者是互相垂直的。 三、电磁波的传播 四、电磁波的“形状”及三要素 人们在研究波的时候，总是要给它画一个看得见的“像”――波形 图1-1画的是正弦波，它是一种规则的、起伏的、平滑的、形状不断重复的波。这种波随时间按正弦规律变化。 正弦波具有振幅、频率、相位三个要素。振幅是波峰（或波谷）到横座标的距离；频率是单位时间内完成振动的次数；相位用以表征波形上各点的相对位置，它是用角度的大小来表示的，从一个波峰（或波谷）的一周为３６０度（２π弧度）。 正弦波是最简单的波形，也是最重要的波形。它是研究各种无线电波的基础形式。但无论什么样的无线电波，都有频率和波长两个基本参数。频率用ｆ表示；单位为赫兹（简称赫），用Ｈz表示实际应用中，常常需要使用更大的单位：千赫兹（KHz）、兆赫兹（MHz）。他们之间的关系是： 1千赫兹=1000赫 1兆赫兹=1000千赫兹=1000000赫 频率的倒数称为周期。显然，周期是波振动一次所需要的时间，也就是一个波峰（或波谷）到下一个波峰（或波谷）经过的时间，用字母Ｔ表示，单位为秒。在实际应用中，无线电波周期的数值往往比较小，需要使用更小的单位毫秒和微秒。它们之间的关系是： 另一个基本参数是波长。波长指波在一个振荡周期内传播的距离，用希腊字母（λ）表示，单位为米。波长决定与振荡的频率和波的传播速度： 任何频率的无线电波，在真空中传播的速度均相同，波速可视为一中常数，因此，波长和频率是成反比例的：波长越短的无线电波，它的频率越高：波长越长的无线电波，它的频率越低。在传播途径中遇到大障碍物时，电波会绕过障碍物向前传播，这种现象叫做电的绕射。超短波、微波的频率较高，波长短，绕射能力弱，在高大建筑物后面信号强度小，形成所谓的“阴影区”。信号质量