19世紀60年代,英國物理學家麥克斯韋總結(jié)前人的科學技術(shù),提出了電磁波學說。20多年后,德國科學家赫茲通過實驗,證明了電磁波的存在。
什么是電磁波呢?從電工學電磁感應現(xiàn)象知道,在電磁場里,磁場的任何變化會產(chǎn)生電場,電場的任何變化也會產(chǎn)生磁場。交變的電磁場不僅可能存在于電荷、電流或?qū)w的周圍,而且能夠脫離其產(chǎn)生的波源向遠處傳播,這種在空間以—定速度傳播的交變電磁場,就稱為電磁波。無線電技術(shù)中使用的這一段電磁波稱為無線電波。
無線電波的傳播
理論分析和實驗都表明無線電波是橫波,即電場和磁場的方向都與波的傳播方向垂直。而且電場強度與磁場強度的方向也總是相互垂直的。
無線電波在空間傳播時,必然要受到大氣層的影響,尤其以電離層的影響最為顯著。電離層是由于從太陽及其他星體發(fā)出的放射性輻射進入大氣層,使大氣層被電離而形成的。電離層內(nèi)含有自由電子是影響無線電波的主要因素。
電離層對無線電波的主要影響是使傳播方向由電子密度較大區(qū)域向密度較小區(qū)域彎曲,即發(fā)生電波折射。這種影響隨波段的不同而不相同。波長越長,折射越顯著。30MHz以下的波被折回地面;30MHz以上的波,則穿透電離層。另外,電波受電離層的另—影響是能量被吸收而衰減。電離程度越大,衰減越大;波長越長,衰減亦越大。
無線電波的傳播方式,因波長的不同而有不同的傳播特性,分為地波、天波和空間波三種形式。
地波――沿地球表面空間向外傳播的無線電波。中、長波均利用地波方式傳播。
天波――依靠電離層的反射作用傳播的無線電波叫做天波。短波多利用這種方式傳播。
空間波――沿直線傳播的無線電波。它包括由發(fā)射點直接到達接收點的直射波和經(jīng)地面反射到接收點的反射波。超短波的電視和雷達多采用空間波方式傳播。
各種波長的傳播特性如下
長波(見波段劃分表)波長在3000M以上,中波在100—1000M。長波段主要用作發(fā)射標準時間信號。而中波主要用作本地無線電廣播和海上通信及導航。
短波主要靠天波傳播。傳送距離較遠,甚至可以用作國際無線電廣播,遠距離無線電話和電報通信等。
超短波是波長在10M—1m的波,只能用空間波傳播,其主要以直線傳播為主,由于有地球曲率的影響,傳播距離較短,不得不靠增加天線高度來增加通信距離。如無線電視等。利用對流層和電離層散射,超短波傳播距離大大增加,使雷達技術(shù)得到廣泛應用。
頻譜的高端300兆赫以上,我們稱微波,主要是穿過電離層,用于衛(wèi)星通信與無線電遙感等。
無線電波的接收
理論上講,接收與發(fā)射是一個相反的過程。首先要使天線與電子線路都工作在發(fā)射載波的頻率上,然后經(jīng)解調(diào)與放大得到發(fā)端傳送的信息。將調(diào)制信號還原出來的過程叫做解調(diào)。解調(diào)又有檢波與鑒頻和鑒相之分。
接收設備最重的任務是把遠距離無線電發(fā)射機發(fā)送的載息無線電波中的有用信息提取出來。然后進入“解調(diào)器”。檢波之后的音頻信號經(jīng)音頻輸出放大之后送到收音機的喇叭。
無線電接收機的技術(shù)參數(shù):
靈敏度衡量接收機對微弱信號接收能力的重要參數(shù),它與噪聲系數(shù)可以相互換算。靈敏度可用電壓表示uV或dBuV,也可以用功率表示dBm。以收音機為例,這是能否收到、或能否穩(wěn)定收到電臺廣播的指標。
選擇性衡量接收機對所需信號頻率、頻帶的選擇能力。接收機的調(diào)諧和通頻帶對選擇性起決定作用。
頻率特性接收機頻率特性就是接收機的通頻帶。它的寬度應準確適應接收信號的頻帶寬度,只選信號,不需嗓聲和干擾。
接收機的增益常常不是重要指標,而接收機的動態(tài)范圍卻是重要指標。所謂動態(tài)范圍是指接收機在輸入信號從非常微弱到非常強的范圍內(nèi)變動時,它能維持穩(wěn)定的輸出,并保持其額定靈敏度的能力。良好的接收機動態(tài)范圍會達到甚至超過100dB。