電(dian)磁波(bo)(bo)(bo)的(de)一種。頻率大(da)約(yue)為(wei)30,000,000KHz(30GHz)以下,或波(bo)(bo)(bo)長大(da)于1mm的(de)電(dian)磁波(bo)(bo)(bo),由(you)于它(ta)是由(you)振蕩電(dian)路的(de)交變電(dian)流而產生的(de),可以通過天(tian)線發(fa)射和吸收(shou)故(gu)稱之(zhi)為(wei)無(wu)線電(dian)波(bo)(bo)(bo)。
電(dian)(dian)磁波包含很多種(zhong)類(lei),按(an)照頻率從低到高的順序排列為:無線(xian)(xian)電(dian)(dian)波、紅(hong)外線(xian)(xian)、可見光、紫(zi)外線(xian)(xian)、X射(she)(she)線(xian)(xian)及(ji)γ射(she)(she)線(xian)(xian)。無線(xian)(xian)電(dian)(dian)波分(fen)布在300GHz以下的頻率范圍內。
在(zai)不(bu)同的(de)波段(duan)內的(de)無線(xian)電(dian)波具有不(bu)同的(de)傳播特性。
頻率(lv)越(yue)低(di),傳播(bo)損耗越(yue)小,覆蓋(gai)距離越(yue)遠,繞射能力也越(yue)強。但是低(di)頻段的頻率(lv)資(zi)源緊張,系統容(rong)量有(you)限,因此低(di)頻段的無線電波主要應用于廣播(bo)、電視、尋呼(hu)等(deng)系統。
高(gao)頻(pin)段(duan)頻(pin)率資源豐富,系(xi)統(tong)容量大(da)。但(dan)是頻(pin)率越(yue)(yue)(yue)高(gao),傳播損耗(hao)越(yue)(yue)(yue)大(da),覆蓋距離越(yue)(yue)(yue)近,繞(rao)射(she)能力越(yue)(yue)(yue)弱。另外,頻(pin)率越(yue)(yue)(yue)高(gao),技術難度也越(yue)(yue)(yue)大(da),系(xi)統(tong)的成(cheng)本(ben)相應提高(gao)。
移動(dong)(dong)通信系統選擇(ze)所(suo)用頻(pin)(pin)段(duan)時要綜(zong)合考慮覆蓋效果(guo)和(he)容(rong)量。UHF頻(pin)(pin)段(duan)與(yu)其(qi)他(ta)頻(pin)(pin)段(duan)相比,在覆蓋效果(guo)和(he)容(rong)量之間折衷的比較好(hao),因此被廣泛應(ying)用于手(shou)機(ji)等終端(duan)的移動(dong)(dong)通信領域。當然,隨著人們對移動(dong)(dong)通信的需(xu)(xu)求越(yue)來越(yue)多,需(xu)(xu)要的容(rong)量越(yue)來越(yue)大,移動(dong)(dong)通信系統必然要向高(gao)頻(pin)(pin)段(duan)發(fa)展(zhan)。
無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)的(de)(de)速(su)度(du)只隨傳(chuan)播介(jie)(jie)質的(de)(de)電(dian)和磁的(de)(de)性質而變化(hua)。無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)在(zai)(zai)(zai)(zai)真(zhen)空(kong)中(zhong)傳(chuan)播的(de)(de)速(su)度(du),等于(yu)光在(zai)(zai)(zai)(zai)真(zhen)空(kong)中(zhong)傳(chuan)播的(de)(de)速(su)度(du),因為(wei)(wei)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)和光均屬于(yu)電(dian)磁波(bo)。無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)在(zai)(zai)(zai)(zai)其(qi)(qi)他介(jie)(jie)質中(zhong)傳(chuan)播的(de)(de)速(su)度(du)為(wei)(wei)Vε=C/sqrt(ε)。其(qi)(qi)中(zhong)ε為(wei)(wei)傳(chuan)播介(jie)(jie)質的(de)(de)介(jie)(jie)電(dian)常數(shu)。空(kong)氣的(de)(de)介(jie)(jie)電(dian)常數(shu)與真(zhen)空(kong)很接近,略(lve)大(da)于(yu)1,因此(ci)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)在(zai)(zai)(zai)(zai)空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)傳(chuan)播速(su)度(du)略(lve)小于(yu)光速(su),通常我(wo)們近似(si)認為(wei)(wei)就等于(yu)光速(su)。
無線電(dian)波的傳播(bo)方式
對于(yu)(yu)自由(you)(you)空間,在自由(you)(you)空間中由(you)(you)于(yu)(yu)沒(mei)有阻擋,電波傳播(bo)只(zhi)有直射(she),不存在其(qi)他現(xian)象(xiang)。
而對(dui)于日(ri)常生活中的(de)實際(ji)傳(chuan)(chuan)播(bo)環境,由(you)于地(di)面存在各(ge)(ge)種各(ge)(ge)樣的(de)物體,使得電(dian)波(bo)(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)有(you)直(zhi)射、反射、繞射(衍射)等,另外(wai)對(dui)于室內(nei)或列車內(nei)的(de)用戶,還有(you)一部(bu)分信(xin)號(hao)來(lai)源于無線電(dian)波(bo)(bo)對(dui)建(jian)筑的(de)穿透。這(zhe)些都造成無線電(dian)波(bo)(bo)傳(chuan)(chuan)播(bo)的(de)多樣性和復雜性,增大了對(dui)電(dian)波(bo)(bo)傳(chuan)(chuan)播(bo)研究的(de)難度。
直射
直射(she)在視距內可以看做無線電波在自由(you)空(kong)間(jian)中傳(chuan)播(bo)。直射(she)波傳(chuan)播(bo)損耗公式同自由(you)空(kong)間(jian)中的路(lu)徑損耗公式:PL=32.44+20lgf+20lgd。其(qi)中,PL為(wei)自由(you)空(kong)間(jian)的路(lu)損,單(dan)位(wei)(wei)是(shi)(shi)dB。F為(wei)載波的頻率(lv),單(dan)位(wei)(wei)是(shi)(shi)MHz。d為(wei)發射(she)源與接收點的距離,單(dan)位(wei)(wei)是(shi)(shi)km。
反(fan)射(she)、折射(she)與穿透
在電磁(ci)波(bo)傳(chuan)播過程中遇到障礙(ai)物(wu),當這個障礙(ai)物(wu)的(de)(de)尺寸遠(yuan)大(da)于電磁(ci)波(bo)的(de)(de)波(bo)長時,電磁(ci)波(bo)在不(bu)同介(jie)質的(de)(de)交(jiao)界(jie)處會發(fa)生(sheng)反射(she)和折射(she)。另外,障礙(ai)物(wu)的(de)(de)介(jie)質屬性也會對反射(she)產生(sheng)影響。對于良導體(ti),反射(she)不(bu)會帶來衰減;對于絕(jue)緣體(ti),他只反射(she)入(ru)(ru)射(she)能(neng)量的(de)(de)一部分,剩下的(de)(de)被折射(she)入(ru)(ru)新的(de)(de)介(jie)質繼續傳(chuan)播;而對于非(fei)理想介(jie)質,電磁(ci)波(bo)貫(guan)穿(chuan)(chuan)介(jie)質,即穿(chuan)(chuan)透時,介(jie)質會吸收電磁(ci)波(bo)的(de)(de)能(neng)量,產生(sheng)貫(guan)穿(chuan)(chuan)衰落。穿(chuan)(chuan)透損耗大(da)小不(bu)僅與電磁(ci)波(bo)頻率有關,而且(qie)與穿(chuan)(chuan)透物(wu)體(ti)的(de)(de)材料(liao)、尺寸有關。
一般(ban)室內(nei)的(de)無(wu)線(xian)電波(bo)信號(hao)是穿(chuan)透(tou)分(fen)(fen)(fen)量與繞射(she)分(fen)(fen)(fen)量的(de)疊加(jia),而繞射(she)分(fen)(fen)(fen)量占(zhan)絕大部分(fen)(fen)(fen)。所(suo)以,總的(de)來看,高頻(pin)信號(hao)(例(li)如1800MHz)的(de)室內(nei)外電平(ping)差比低(di)(di)頻(pin)信號(hao)(800MHz)的(de)室內(nei)外電平(ping)差要大。并(bing)且,低(di)(di)頻(pin)信號(hao)進(jin)入(ru)室內(nei)后,由(you)于穿(chuan)透(tou)能力差一些,在(zai)室內(nei)進(jin)行各種(zhong)反(fan)射(she)后場強分(fen)(fen)(fen)布更(geng)均勻;而高頻(pin)信號(hao)進(jin)入(ru)室內(nei)后,部分(fen)(fen)(fen)穿(chuan)透(tou)又穿(chuan)透(tou)出去(qu)了,室內(nei)信號(hao)分(fen)(fen)(fen)布就不太均勻,也就使用戶感覺信號(hao)波(bo)動大。
繞射(衍射)
在電(dian)磁波(bo)傳播過程(cheng)中遇(yu)到障礙物(wu),這個(ge)障礙物(wu)的尺寸與電(dian)磁波(bo)的波(bo)長接近時,電(dian)磁波(bo)可(ke)以從該物(wu)體(ti)的邊緣繞射過去。繞射可(ke)以幫(bang)助進行陰影(ying)區域的覆蓋。
散射
在電磁波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)過程中遇到障礙物(wu)(wu)(wu),這個(ge)障礙物(wu)(wu)(wu)的(de)尺寸小(xiao)于電磁波(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)長,并(bing)且(qie)單位體積內這種障礙物(wu)(wu)(wu)的(de)數目非常(chang)巨(ju)大時,會發生散射。散射發生在粗(cu)糙物(wu)(wu)(wu)體、小(xiao)物(wu)(wu)(wu)體或其(qi)它不(bu)規則物(wu)(wu)(wu)體表面,如樹葉、街道(dao)標識和(he)燈柱等。
不同距(ju)離下無線電波的傳播
視距傳播
無線電波視距(ju)傳(chuan)播的一般形(xing)式主要是(shi)直射波和地面(mian)反射波的疊加,結果可(ke)能(neng)使(shi)信號加強(qiang),也可(ke)能(neng)使(shi)信號減弱。
由于地球是球形(xing)的,受(shou)地球曲率半徑的影(ying)響,視距傳播(bo)存在一個(ge)極限(xian)距離Rmax,它受(shou)發射天線高度、接(jie)收天線高度和地球半徑影(ying)響。
非視距傳播
無線(xian)電(dian)(dian)波(bo)非視距傳(chuan)播的一般形式有:繞射(she)波(bo)、對流層反(fan)(fan)射(she)波(bo)和電(dian)(dian)離層反(fan)(fan)射(she)波(bo)。
①繞射波
繞射(she)波是(shi)建(jian)筑物內部或陰影(ying)區域信(xin)號的主要來源。繞射(she)波的強度受(shou)傳播環(huan)境(jing)影(ying)響很(hen)大,且頻率越高,繞射(she)信(xin)號越弱。
②對流層反射波
對(dui)(dui)流(liu)層反(fan)射波產(chan)生于(yu)(yu)對(dui)(dui)流(liu)層。對(dui)(dui)流(liu)層是異類介質,由于(yu)(yu)天(tian)氣(qi)情況而(er)隨時間變(bian)化。它的(de)(de)(de)反(fan)射系(xi)數隨高度(du)增加而(er)減(jian)少。這(zhe)種(zhong)緩慢變(bian)化的(de)(de)(de)反(fan)射系(xi)數使電(dian)波彎曲(qu)。對(dui)(dui)流(liu)層反(fan)射方(fang)式(shi)應(ying)用于(yu)(yu)波長小于(yu)(yu)10米(即(ji)頻率大于(yu)(yu)30MHz)的(de)(de)(de)無線(xian)通信中。對(dui)(dui)流(liu)層反(fan)射波具有極大的(de)(de)(de)隨機性。
③電離層反射波
當(dang)電(dian)波(bo)(bo)波(bo)(bo)長大(da)于1米(mi)(即頻率小于300MHz)時,電(dian)離層是反(fan)(fan)射體。從電(dian)離層反(fan)(fan)射的電(dian)波(bo)(bo)可(ke)能有一個(ge)或多個(ge)跳躍,因此這種傳播用于長距離通信,同對流(liu)層一樣,電(dian)離層也是具有連續(xu)波(bo)(bo)動的特性(xing)。
無線電波(bo)在陸地移動(dong)通信(xin)環(huan)境下的特點
傳播環境的復雜性(xing)
由于(yu)移動終端的(de)(de)(de)天線高度比較低,傳(chuan)播(bo)路(lu)徑總(zong)是受到地形及人為(wei)環境的(de)(de)(de)影響(xiang),使得接(jie)收信號大量的(de)(de)(de)散射(she)、反射(she)或疊加(jia)。
傳播環境(jing)的(de)(de)(de)(de)復雜性(xing)體現在(zai)地(di)形(xing)、人(ren)為(wei)(wei)建(jian)筑物、人(ren)為(wei)(wei)干擾的(de)(de)(de)(de)多(duo)樣(yang)性(xing)。比如(ru),周(zhou)圍有樹林的(de)(de)(de)(de)地(di)形(xing),樹葉會造成(cheng)無線電波大量的(de)(de)(de)(de)散(san)射。而(er)對于(yu)(yu)城市環境(jing),由街(jie)道兩旁的(de)(de)(de)(de)高大建(jian)筑導致(zhi)的(de)(de)(de)(de)波導效(xiao)應(ying),使得街(jie)道上沿著傳播方向的(de)(de)(de)(de)信號增強,垂(chui)直(zhi)于(yu)(yu)傳播方向的(de)(de)(de)(de)信號減(jian)弱,兩者(zhe)相差可達10dB左(zuo)右(you)。另外,機動車的(de)(de)(de)(de)點火、電力線、工業等人(ren)為(wei)(wei)影響,都會對接收(shou)信號造成(cheng)干擾。
移動終端的(de)隨機移動性
移(yi)(yi)動終端(duan)總(zong)是在移(yi)(yi)動,即(ji)使(shi)移(yi)(yi)動終端(duan)不動,周(zhou)圍環(huan)境也一直在變(bian)(bian)(bian)化(hua),如人、車的(de)(de)移(yi)(yi)動,風吹動樹(shu)葉等(deng),使(shi)得(de)基站與移(yi)(yi)動終端(duan)之(zhi)間的(de)(de)傳播(bo)路徑不斷(duan)發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)。并且移(yi)(yi)動終端(duan)相對(dui)基站的(de)(de)移(yi)(yi)動方(fang)向(xiang)和移(yi)(yi)動速度(du)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua),都會導(dao)致信(xin)號電平的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua),只(zhi)能用隨機過程的(de)(de)概率分布來描(miao)述。
傳播的開放性
無線電波(bo)傳播空間的開放性(xing)導致空間干(gan)(gan)擾(rao)現象(xiang)嚴重。比較常見的有同(tong)頻(pin)干(gan)(gan)擾(rao)、鄰(lin)頻(pin)干(gan)(gan)擾(rao)、互調干(gan)(gan)擾(rao)等。隨著頻(pin)率復用(yong)系(xi)數的提高,同(tong)鄰(lin)頻(pin)干(gan)(gan)擾(rao)將成為主(zhu)要干(gan)(gan)擾(rao)。
無線(xian)(xian)電波(bo)自(zi)發射地點(dian)到接收地點(dian)主要有天波(bo)、地波(bo)、空間直線(xian)(xian)波(bo)3種傳播方式,各波(bo)特性如下:
地(di)(di)波(bo):沿(yan)著地(di)(di)球表面傳(chuan)(chuan)播的電(dian)波(bo),稱為地(di)(di)波(bo)。在傳(chuan)(chuan)播過程中因(yin)電(dian)波(bo)受(shou)(shou)到地(di)(di)面的吸收,其傳(chuan)(chuan)播距(ju)(ju)離不遠。頻率越(yue)(yue)高,地(di)(di)面吸收越(yue)(yue)大,因(yin)此(ci)短波(bo)、超短波(bo)沿(yan)地(di)(di)面傳(chuan)(chuan)播時,距(ju)(ju)離較近(jin),一般不超過100公里,而中波(bo)傳(chuan)(chuan)播距(ju)(ju)離相對較遠。優點是受(shou)(shou)氣候影(ying)響較小,信號穩定,通信可(ke)靠(kao)性高。
天(tian)波(bo):靠大氣層中的(de)電(dian)離(li)(li)層反射(she)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)的(de)電(dian)波(bo),稱(cheng)為天(tian)波(bo),又稱(cheng)電(dian)離(li)(li)層反射(she)波(bo)。發射(she)的(de)電(dian)波(bo)是(shi)經距(ju)地(di)面70—80公里以上的(de)電(dian)離(li)(li)層反射(she)后至接收地(di)點,其(qi)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)距(ju)離(li)(li)較(jiao)遠,一般在1000公里以上。缺點是(shi)受電(dian)離(li)(li)層氣候影響(xiang)較(jiao)大,傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)信號(hao)很不穩定。短波(bo)頻(pin)段(duan)是(shi)天(tian)波(bo)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)的(de)最佳頻(pin)段(duan),漁業船(chuan)舶配備的(de)短波(bo)單邊帶(dai)電(dian)臺,就(jiu)是(shi)利(li)用天(tian)波(bo)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)方式進(jin)行遠距(ju)離(li)(li)通信的(de)設備。
空間(jian)直(zhi)線(xian)波(bo):在空間(jian)由發射地點(dian)向接收地點(dian)直(zhi)線(xian)傳播的(de)電波(bo),稱空間(jian)直(zhi)線(xian)電波(bo),又稱直(zhi)線(xian)波(bo)或視距波(bo)。傳播距離為(wei)視距范圍,僅為(wei)數十公里。漁業船舶配備的(de)對講機和雷(lei)達均是利用(yong)空間(jian)波(bo)傳播方式(shi)進行通信的(de)設備。
無(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)波是橫(heng)波。即(ji)電(dian)(dian)場(chang)和磁場(chang)的(de)方向都與(yu)波的(de)傳(chuan)播方向垂直(zhi).無(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)波在空間傳(chuan)播時(shi),必然要受到大(da)氣層的(de)影響(xiang),尤其以(yi)電(dian)(dian)離層的(de)影響(xiang)最(zui)為顯著,使無(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)波發(fa)生(sheng)折射和衰減(jian).其中(zhong),波長越(yue)大(da),折射與(yu)衰減(jian)越(yue)大(da)。
根據無(wu)線電波(bo)波(bo)長不同(tong)的(de)傳播特性,不同(tong)的(de)通信(xin)業務(wu)(wu)使用(yong)(yong)不同(tong)的(de)波(bo)段.比如長波(bo)用(yong)(yong)于(yu)(yu)導(dao)航、固(gu)定業務(wu)(wu);中短波(bo)用(yong)(yong)于(yu)(yu)移動業務(wu)(wu);微波(bo)用(yong)(yong)于(yu)(yu)無(wu)線電天文、空間通信(xin)。
無(wu)線電波的衰落特性
無線電波在傳播過程(cheng)中的衰落,是(shi)它非常重要的特性,可以(yi)從大、中、小(xiao)三種尺度來描述(shu)。
大(da)尺度(du)用來描(miao)述中值信號(hao)(區域均值)。它具(ju)有冪定律(lv)傳(chuan)播(bo)特性,即(ji)中值信號(hao)功率與距(ju)離長度(du)增加的某次冪成反(fan)比關(guan)系(xi)。
中尺度用來描(miao)述慢(man)衰落。它是重疊在大尺度傳播特性(xing)的中值電平上(shang)的平均功率變(bian)化。當(dang)用分貝表示(shi)時,這種(zhong)變(bian)化趨于正態分布(bu)。
小尺度用來(lai)描(miao)述快衰(shuai)(shuai)落。它通(tong)常(chang)服從瑞利概率密度函數,又稱為瑞利衰(shuai)(shuai)落。
多普勒頻移
根據(ju)多普勒(le)效(xiao)應,由于無線電波發射(she)端和(he)接(jie)(jie)(jie)收端之間的相對運動,接(jie)(jie)(jie)收端接(jie)(jie)(jie)收到的信(xin)號(hao)頻率將與發射(she)端發出的信(xin)號(hao)頻率之間存在一個差(cha)值,該差(cha)值就是多普勒(le)頻移。
多(duo)普勒頻移符合下面的公(gong)式(shi):
為合成后的頻率
為工作頻率
為(wei)最大多(duo)普勒頻(pin)率(lv)
v為(wei)移動終端的最大(da)速度
為波長
為(wei)多(duo)徑信號合(he)成的傳(chuan)播方向(xiang)與移動終端行進方向(xiang)的夾角
時間色散和均衡
時間(jian)色(se)散(san)(san)起源(yuan)于(yu)反(fan)射(she),其(qi)反(fan)射(she)信號來自于(yu)距離接收天(tian)線約幾千米外的(de)物體。例如,由基站連續(xu)發送“1”、“0”的(de)序(xu)列,如果遠處反(fan)射(she)信號到(dao)達移動終端(duan)的(de)時間(jian)剛(gang)好(hao)滯后直射(she)信號一個(ge)比特,那么接收終端(duan)將從直射(she)信號中檢出“0”,同時還(huan)從反(fan)射(she)信號中檢出“1”,于(yu)是導致碼(ma)間(jian)干擾(rao),這稱(cheng)為時間(jian)色(se)散(san)(san)。采用自適應均衡技術可以減少時間(jian)色(se)散(san)(san)的(de)影響。
麥克斯韋最(zui)早在他遞交給(gei)英國皇家(jia)學會的論(lun)文《電(dian)磁場(chang)的動力理(li)論(lun)》中闡明(ming)了電(dian)磁波傳播的理(li)論(lun)基礎。他的這些工作完成于(yu)1861年至1865年之間。
海因里希(xi)·魯道夫·赫茲在1886年(nian)(nian)至1888年(nian)(nian)間首先(xian)通(tong)過(guo)試(shi)驗驗證了麥克(ke)斯韋的理論。波動方程。
1906年圣誕前夜,范信(xin)(xin)達(Reginald Fessenden)在(zai)美(mei)國(guo)馬(ma)薩諸塞州(zhou)采用外差法實現了歷(li)史(shi)上首次無(wu)線電廣播(bo)(bo)(bo)。范信(xin)(xin)達廣播(bo)(bo)(bo)了他自己用小(xiao)提琴演奏“平安夜”和朗誦《圣經》片段(duan)。位于英格蘭切爾姆斯福德的(de)馬(ma)可(ke)尼(ni)研究中(zhong)心(xin)在(zai)1922年開播(bo)(bo)(bo)世界上第(di)一個定期(qi)播(bo)(bo)(bo)出的(de)無(wu)線電廣播(bo)(bo)(bo)娛樂節(jie)目。
赫(he)茲(Heinrich Rudolf Hertz)在1886年(nian)至1888年(nian)間首先通(tong)過試驗驗證了麥克斯韋(wei)的理論。他證明了無線電輻射具(ju)有(you)波的所有(you)特性,并發(fa)現電磁(ci)場方(fang)程可以用偏(pian)微分(fen)方(fang)程表達,通(tong)常稱波動方(fang)程。
1893年,尼古拉(la)·特斯拉(la)(Nikola Tesla)在美(mei)國密蘇里州圣路易斯首次公(gong)開展(zhan)示(shi)了(le)(le)無線(xian)電通信。在為(wei)“費城富(fu)蘭(lan)克林學院”以及(ji)“全國電燈協會(hui)”做的(de)報告中,他(ta)描述(shu)并演示(shi)了(le)(le)無線(xian)電通信的(de)基(ji)本(ben)原理。他(ta)所(suo)制(zhi)作的(de)儀(yi)器包含電子管(guan)發(fa)明之前無線(xian)電系(xi)統的(de)所(suo)有基(ji)本(ben)要素。
馬可(ke)尼(Guglielmo Marconi)擁有通常被認為是世界上(shang)第(di)一個無線電技術(shu)的專利(li),英國(guo)專利(li)12039號,“電脈沖及(ji)信號傳輸技術(shu)的改(gai)進以及(ji)所(suo)需設備”。
1897年,尼(ni)(ni)古拉·特斯拉在美(mei)國獲(huo)得(de)了(le)無(wu)線電(dian)技(ji)術的(de)專(zhuan)利(li)。1898年,馬(ma)(ma)(ma)可(ke)尼(ni)(ni)在英格(ge)蘭切爾(er)姆斯福德(de)的(de)霍(huo)爾(er)街開辦了(le)世界上首家無(wu)線電(dian)工廠,雇(gu)傭了(le)大約(yue)50人。然(ran)而(er),美(mei)國專(zhuan)利(li)局于(yu)1904年將(jiang)其專(zhuan)利(li)權撤銷,轉而(er)授予馬(ma)(ma)(ma)可(ke)尼(ni)(ni)發(fa)明(ming)無(wu)線電(dian)的(de)專(zhuan)利(li)。這一舉動可(ke)能是受到馬(ma)(ma)(ma)可(ke)尼(ni)(ni)在美(mei)國的(de)經濟后盾人物(wu)(wu),包括愛迪生(sheng),安德(de)魯·卡耐基影響(xiang)的(de)結果。1909年,馬(ma)(ma)(ma)可(ke)尼(ni)(ni)和卡爾(er)·菲迪南德(de)·布(bu)勞恩(en)(Karl Ferdinand Braun)由于(yu)“發(fa)明(ming)無(wu)線電(dian)報的(de)貢獻”獲(huo)得(de)諾貝爾(er)物(wu)(wu)理(li)學獎。
1943年,在(zai)特斯拉去(qu)世后不久,美國最高法院(yuan)重新認定(ding)特斯拉的(de)專利有(you)效。這(zhe)一決定(ding)承認他的(de)發明在(zai)馬可尼的(de)專利之(zhi)前就已(yi)完(wan)成。有(you)些人認為作出(chu)這(zhe)一決定(ding)明顯(xian)是出(chu)于經濟(ji)原因。這(zhe)樣二(er)戰中(zhong)的(de)美國政府(fu)就可以避(bi)免付給馬可尼公司(si)專利使(shi)用費。
無線(xian)電(dian)最早(zao)應用于航(hang)海中(zhong),使用摩爾斯電(dian)報在船(chuan)與陸(lu)地間(jian)傳遞信息。無線(xian)電(dian)有著多種應用形式,包括無線(xian)數據網,各(ge)種移動通信以及無線(xian)電(dian)廣(guang)播等。
以下(xia)是一些(xie)無(wu)線電技術(shu)的主要(yao)應用:
廣(guang)播的最早(zao)形(xing)式是航海(hai)無(wu)線(xian)電報。它采用開關控(kong)制連續波的發(fa)射與否,由此在接(jie)收機產生(sheng)的信號,即(ji)摩爾斯電碼。
*調(diao)(diao)(diao)(diao)幅(fu)(fu)廣(guang)(guang)(guang)播(bo)(bo)可以(yi)傳(chuan)播(bo)(bo)電(dian)臺信(xin)號。調(diao)(diao)(diao)(diao)幅(fu)(fu)廣(guang)(guang)(guang)播(bo)(bo)采(cai)用幅(fu)(fu)度調(diao)(diao)(diao)(diao)制技術,即接(jie)受的(de)(de)強度越(yue)(yue)大(da)(da)則電(dian)臺發射的(de)(de)能(neng)量也越(yue)(yue)大(da)(da)。這樣(yang)的(de)(de)信(xin)號容(rong)易(yi)受到諸(zhu)如閃電(dian)或其他干擾(rao)源(yuan)的(de)(de)干擾(rao)。*調(diao)(diao)(diao)(diao)頻(pin)(pin)廣(guang)(guang)(guang)播(bo)(bo)可以(yi)比調(diao)(diao)(diao)(diao)幅(fu)(fu)廣(guang)(guang)(guang)播(bo)(bo)更(geng)高(gao)的(de)(de)保真度傳(chuan)播(bo)(bo)電(dian)臺信(xin)號。對頻(pin)(pin)率調(diao)(diao)(diao)(diao)制而言,帶寬(kuan)越(yue)(yue)大(da)(da)對應(ying)發射信(xin)號的(de)(de)頻(pin)(pin)率越(yue)(yue)高(gao)。調(diao)(diao)(diao)(diao)頻(pin)(pin)廣(guang)(guang)(guang)播(bo)(bo)工作于(yu)甚高(gao)頻(pin)(pin)段(Very High Frequency,VHF)。頻(pin)(pin)段越(yue)(yue)高(gao),其所擁有的(de)(de)頻(pin)(pin)率帶寬(kuan)也越(yue)(yue)大(da)(da),因而可以(yi)容(rong)納(na)更(geng)多的(de)(de)電(dian)臺。同時,波長越(yue)(yue)短的(de)(de)無線(xian)電(dian)波的(de)(de)傳(chuan)播(bo)(bo)也越(yue)(yue)接(jie)近于(yu)光(guang)波直線(xian)傳(chuan)播(bo)(bo)的(de)(de)特(te)性。
*調頻(pin)廣播的邊(bian)帶可(ke)以用來(lai)傳播數字信號如,電臺標識、節目名稱(cheng)簡介、網址、股市信息等(deng)。在(zai)有些(xie)國家(jia),當被移動至一個新的地區(qu)后,調頻(pin)收音機可(ke)以自動根據邊(bian)帶信息自動尋找原來(lai)的頻(pin)道。
*航(hang)海和航(hang)空中使用的電臺應用VHF調幅技術。這使得(de)飛機和船(chuan)舶上可(ke)以(yi)使用輕(qing)型天線(xian)。
*政府、消防、警(jing)察和商業使用的電臺通常(chang)在專用頻段上(shang)應(ying)用窄帶(dai)調頻技術。這些應(ying)用通常(chang)使用5KHz的帶(dai)寬(kuan)。相對于調頻廣播或電視(shi)的帶(dai)寬(kuan),保真度上(shang)不得不作出(chu)犧牲(sheng)。
*民用或(huo)軍用高(gao)頻服務使用短波用于船舶,飛機或(huo)孤立地點間的(de)通訊。大多數情況下(xia),都使用單邊帶技術(shu),這樣相對(dui)于調幅技術(shu)可以節省一(yi)半的(de)頻帶,并更有效地利(li)用發射功率(lv)。
*陸地(di)中(zhong)繼無線電(dian)(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一(yi)種為軍(jun)隊(dui)、警察、急救(jiu)等特殊部門設計(ji)的數字集群電(dian)話(hua)系統。
*業余(yu)無線(xian)(xian)電是(shi)(shi)無線(xian)(xian)電愛(ai)好者(zhe)(zhe)參(can)與的(de)(de)無線(xian)(xian)電臺(tai)通訊。業余(yu)無線(xian)(xian)電臺(tai)可(ke)以使用整(zheng)個頻譜上(shang)很多開放的(de)(de)頻帶。愛(ai)好者(zhe)(zhe)使用不同形式的(de)(de)編碼方式和技術。有(you)些后來商用的(de)(de)技術,比如(ru)調頻,單(dan)邊帶調幅,數(shu)字分(fen)組(zu)無線(xian)(xian)電和衛(wei)星信(xin)號轉發器,都是(shi)(shi)由業余(yu)愛(ai)好者(zhe)(zhe)首先(xian)應用的(de)(de)。
*蜂窩電(dian)(dian)話(hua)(hua)或移(yi)動(dong)(dong)電(dian)(dian)話(hua)(hua)是(shi)當(dang)前最普遍應用的(de)無線通信(xin)方式。蜂窩電(dian)(dian)話(hua)(hua)覆(fu)蓋區通常分為(wei)多個(ge)小(xiao)區。每個(ge)小(xiao)區由(you)一個(ge)基站發射機覆(fu)蓋。理論上,小(xiao)區的(de)形狀(zhuang)為(wei)蜂窩狀(zhuang)六邊(bian)形,這(zhe)也(ye)是(shi)蜂窩電(dian)(dian)話(hua)(hua)名稱的(de)來(lai)源。當(dang)前廣(guang)泛(fan)使用的(de)移(yi)動(dong)(dong)電(dian)(dian)話(hua)(hua)系統標準包括(kuo):GSM,CDMA和(he)(he)TDMA。少(shao)數運營商已(yi)經開始提(ti)供下(xia)一代的(de)3G移(yi)動(dong)(dong)通信(xin)服務,其主導標準為(wei)UMTS和(he)(he)CDMA2000。
*衛(wei)星電話(hua)存在兩種形式:INMARSAT和銥星系統。兩種系統都提供全球(qiu)覆(fu)蓋服務。INMARSAT使(shi)用地球(qiu)同步(bu)衛(wei)星,需要(yao)定向的高(gao)增(zeng)益天線。銥星則(ze)是低(di)軌道衛(wei)星系統,直接(jie)使(shi)用手(shou)機天線
*通常的模擬電視信號(hao)(hao)采用將(jiang)圖像調幅,調頻并合成(cheng)在(zai)同一信號(hao)(hao)中傳(chuan)播。
*數字電視采用MPEG-2圖(tu)像壓縮技術,由此(ci)大約僅需模擬電視信號一(yi)半的帶(dai)寬(kuan)。
*無線(xian)電(dian)緊(jin)急定(ding)(ding)位信(xin)標(emergency position indicating radio beacons,EPIRBs),緊(jin)急定(ding)(ding)位發(fa)射(she)機或(huo)個人(ren)(ren)定(ding)(ding)位信(xin)標是(shi)用來(lai)在緊(jin)急情(qing)況(kuang)下(xia)對(dui)人(ren)(ren)員(yuan)或(huo)測(ce)量通(tong)過衛星(xing)進行定(ding)(ding)位的(de)小型無線(xian)電(dian)發(fa)射(she)機。它的(de)作(zuo)用是(shi)提(ti)供給(gei)救援人(ren)(ren)員(yuan)目標的(de)精(jing)確位置,以便(bian)提(ti)供及時(shi)的(de)救援。
*數(shu)字(zi)微波傳輸設(she)備、衛(wei)星等通常采用(yong)(yong)正交幅(fu)度調(diao)制(zhi)(zhi)(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)。QAM調(diao)制(zhi)(zhi)方(fang)式同時利(li)用(yong)(yong)信(xin)號的(de)幅(fu)度和(he)相位加載信(xin)息。這樣(yang),可以在(zai)同樣(yang)的(de)帶寬(kuan)上傳遞更(geng)大的(de)數(shu)據量。
*EEE802.11是當(dang)前無(wu)線局(ju)域網的標準。它(ta)采(cai)用2GHz或5GHz頻段,數據傳輸速率(lv)為11Mbps或54Mbps。
*利(li)用主動及被動無(wu)線電裝置可以(yi)辨識以(yi)及表明(ming)物體身份。
*所有的(de)衛星(xing)導(dao)航系統都(dou)使用(yong)裝(zhuang)備了(le)精確(que)時(shi)(shi)(shi)鐘的(de)衛星(xing)。導(dao)航衛星(xing)播(bo)發其位置(zhi)和定時(shi)(shi)(shi)信息。接(jie)(jie)收機(ji)同時(shi)(shi)(shi)接(jie)(jie)受多顆導(dao)航衛星(xing)的(de)信號。接(jie)(jie)收機(ji)通過測(ce)量電波(bo)的(de)傳播(bo)時(shi)(shi)(shi)間(jian)得出它到各個(ge)衛星(xing)的(de)距(ju)離,然后計算(suan)得出其精確(que)位置(zhi)。
*Loran系統也使(shi)用(yong)無線(xian)電波的傳播時間進行定位(wei),不(bu)過其發(fa)射臺都位(wei)于陸地上(shang)。
*VOR系統通(tong)常用(yong)于飛行定(ding)位。它使(shi)用(yong)兩(liang)臺發射機,一臺指(zhi)向(xiang)性發射機始終發射并象燈塔的(de)射燈一樣按照固定(ding)的(de)速(su)率旋轉(zhuan)。當指(zhi)向(xiang)型發射機朝向(xiang)北方時,另(ling)一全向(xiang)發射機會發射脈沖(chong)。飛機可以接(jie)收兩(liang)個VOR臺的(de)信號,從而通(tong)過推算兩(liang)個波(bo)束(shu)的(de)交點確定(ding)其位置。
*無(wu)(wu)線(xian)電定(ding)(ding)向(xiang)是無(wu)(wu)線(xian)電導(dao)航的最早(zao)形(xing)式。無(wu)(wu)線(xian)電定(ding)(ding)向(xiang)使用可移動(dong)的環形(xing)天線(xian)來(lai)尋找電臺的方向(xiang)。
*雷達(da)通(tong)過(guo)測量反射無線電波的延遲(chi)來推算(suan)目(mu)標(biao)(biao)的距離。并通(tong)過(guo)反射波的極化和頻率感(gan)應目(mu)標(biao)(biao)的表面(mian)類(lei)型。
*導航(hang)雷達(da)(da)使(shi)(shi)用超短波掃描目標區域(yu)。一般(ban)掃描頻(pin)率為每分鐘(zhong)兩(liang)到四次,通過(guo)反射(she)波確定地形。這種(zhong)技(ji)術通常(chang)應用在商船和長距離商用飛機(ji)上。*多(duo)用途雷達(da)(da)通常(chang)使(shi)(shi)用導航(hang)雷達(da)(da)的(de)(de)頻(pin)段。不(bu)過(guo),其所發射(she)的(de)(de)脈沖經過(guo)調制和極化以便確定反射(she)體的(de)(de)表面類型(xing)。優良的(de)(de)多(duo)用途雷達(da)(da)可以辨別暴雨、陸地、車輛(liang)等等。
*搜(sou)索(suo)雷達(da)運用短波脈沖掃(sao)描目標區(qu)域,通(tong)常每(mei)分(fen)鐘2-4次。有些(xie)搜(sou)索(suo)雷達(da)應(ying)用多普勒效應(ying)可(ke)以將移動物體同背(bei)景中區(qu)分(fen)開(kai)來
*尋(xun)的(de)雷達采(cai)用于搜(sou)索雷達類似(si)的(de)原理,不過對較小的(de)區域進行快速反復(fu)掃(sao)描,通常(chang)可達每秒(miao)鐘幾次。
*氣(qi)象雷(lei)達(da)與搜索雷(lei)達(da)類似,但使(shi)用圓極化波(bo)以及(ji)水滴易于反(fan)射(she)的波(bo)長。有些(xie)氣(qi)象雷(lei)達(da)還利(li)用多(duo)普勒(le)效(xiao)應測量風速。
*微(wei)波(bo)(bo)爐利用(yong)高(gao)功率(lv)的(de)微(wei)波(bo)(bo)對(dui)食(shi)物加熱。(注(zhu):一(yi)種通(tong)常的(de)誤(wu)解認為(wei)(wei)微(wei)波(bo)(bo)爐使用(yong)的(de)頻(pin)率(lv)為(wei)(wei)水(shui)分(fen)(fen)子(zi)的(de)共(gong)振(zhen)頻(pin)率(lv)。而(er)實(shi)際上使用(yong)的(de)頻(pin)率(lv)大概是水(shui)分(fen)(fen)子(zi)共(gong)振(zhen)頻(pin)率(lv)的(de)十分(fen)(fen)之一(yi)。)
*無線電(dian)波可(ke)以(yi)(yi)產生微弱的靜電(dian)力(li)和磁力(li)。在(zai)微重力(li)條件(jian)下,這可(ke)以(yi)(yi)被用來固定物體的位(wei)置(zhi)。
*宇航動力(li):有方案提(ti)出可以使用高強度微波輻射產生的(de)壓(ya)力(li)作為(wei)星際探測器的(de)動力(li)。
*是通過射(she)電(dian)天(tian)(tian)文望遠(yuan)鏡(jing)接收到的(de)宇宙天(tian)(tian)體(ti)發射(she)的(de)無線電(dian)波信號可以(yi)研(yan)究天(tian)(tian)體(ti)的(de)物理、化學(xue)性質。這(zhe)門學(xue)科(ke)叫射(she)電(dian)天(tian)(tian)文學(xue)。