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无线电通讯基础知识

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lucyli (附小一年级)

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无线电通讯基础知识

从烽火台到现代通信

　　迅速和准确地传递信息，历来都是和社会生活“息息”相关的。用任何方法，通过任何媒介，将信息从一地传到另一地，都称为通信。古代我国的烽火台便是一种“光通信”设施，统治者借助它的缭绕烟和熊熊火焰来传递战事警报。至于那时平民百姓两地之间的信息往来，只有靠托人“捎信”，辗转传递，中途往往要经过成年累月的时日。有时因为事情被传得走了样，还造成了不少历史悲欢离合的故事。

　　由于通信关系重大，历史上各个国家的统治者无不设立“御用邮政”。在中国从汉朝开始，就有了官方传递信件和机构－驿站。为了快速传递信件，当时的驿卒，头戴红色头巾，身穿红袖衣服；沿路的车马行人，远远看见飞马奔驰的驿卒，都要让路（邮政人员身着专门色彩服装的习惯，各国一直沿袭至今）。对一些十万火急的公事，往往还采取“加急”的办法传递，但即使“驿马如星流”，仍然是“日驰三百自嫌迟”。至于担负通信任务的劳力――驿卒们的劳顿和辛苦，更是可想而知了。各式各样以人工传递为主的通信方式，对于“老天爷”的捣乱都束手无策；面对高山恶水的阻拦，也都一筹莫展。

　　随着资本主义生产方式的产生和发展，通信方式发生了巨大的变革，从“驿马邮政”发展到“火车邮政”，“航空邮政”，出现了为社会公众服务的邮政业务。之后，由于电和磁的被认识，人们开拓了通信方式的新途径――有线电通信和无线电通信。从那时开始，人类社会就进入现代通信――电气通信的新纪元。

　　所谓电气通信（简称电通信或电信），就是使用电或电子的设施传递信息的方式。按照传输媒质的不同，电气通信分为有线电通信和无线电通信。利用导线传输代表声音，文字，图象等信息的电信号的通信方式，称为有线电通信；利用无线电波在空间的传播来传送电信号的通信方式，称为无线电通信。

　　电通信技术自问世以来，便出人意料地得到飞速的发展,其发展速度之快和传递信息量之大，最近的百年时间超过了以往的几千年。现代电通信，广泛应用在政治，经济，军事，生产，科研和社会生活的各个领域，和我们每个人都结下了不解之缘。

　　让我们回顾一下现代通信史上几个激动人心的镜头吧！

　　1837年莫尔斯（1791-1872）发明了电报以后，1844年5月24日，他用激动得发抖的手，从华盛顿向40英里外的巴尔的摩城拍发了世界上第一份长途有线电报，电文是《圣经》上的一句话：“上帝创造了何等奇迹！”奇迹当然并非上帝创造的，而是人类智慧的成果。人类社会电通信的时代，便从此开始了。

　　电话的发展更加说明问题。1876年美国人贝尔（1847—19222）发明了电话，过了40年美国建成第一条横贯国土东西的长途电话线。这条线路的修建，足足耗费了2960吨铜和13万根电线杆。但是，仅仅又过了50多年的时间，电话这个当年的“科学玩具”，就已发展成为现代生活中不可缺少的通信工具了。现在，世界上拥有近5亿部电话机。人们可以通过四通八达的电话网和远隔重洋的亲人互致问候，和异国的同行洽谈公务；可以通过可视电话“千里相会”，坐在屋子里到处“参观访问”。多功能的电话，将成为人们周到的“电子仆人”；人们还可以把甩掉了“尾巴”的移动式电话---无线电话---带在身上，随时随地和各处进行通信联系。

　　在有线电通信发明前后，1864年年轻的英国人麦克斯韦（1831-1879）提出了电磁波理论，成为无线电通信的报春人。1887年德国人赫兹（1857-1894）同样在他的青年时代第一次人工产生了电磁波。1896年，时值青春年华的俄国人波波夫（1859-1906）和意大利人马可尼（1874-1937），在电磁波理论和实践的台阶上，分别成功地进行了无线电通信的实验，在电气通信史上写了光辉的一页。1901年，无线电信号跨越了大西洋。随后，人类便第一次听到了从无线电接收机里传出的话音和音乐。世界上第一次广播是106年在美国的一个实验室里进行的，广播的内容是节日前夕的庆祝节目，听“众”只有一艘船上的几名报务员。而到了20世纪80年代的今天，利用无线电波传送声音和图象节目的广播和电视，已深入到社会生活的各个角落，成了亿万人的伴侣。

　　电子器件的发展，对无线电通信技术起着举足轻重的作用。电子器件经历了从电子管到半导体器件，再到集成电路的演变过程；具有功能组件化、遥控、自动调整特点的器件的出现，使无线电通信面貌大为改观。1963年第一颗同步卫星进入轨道，无线电通信发生了“天上人间”的变化。现在，卫星通信可以把各种信息“轻而易举”地传送到地球的各个角落。1970年制成了世界上第一根光导纤维，开始了通信技术史上又一场新的革命，吹响了向光通信时代迈进的号角。现代通信的发展正展现着巨大的魅力。

　　在结束这一节的时候，我们想特别指出：在无线电通信事业的开创史上，许多灿烂的华章，都是由当时的年轻人书就的，同时，业余无线电爱好者的贡献出很突出。有志于无线电事业青年朋友们，让我们踏着先人光辉的足迹，继往开来，一起来探索当代无线电的秘密，把未来的无线电事业推向新的高峰吧！

充满电磁波的天空

　　晴日仰望，是一望无际的天空。不过，人们用“空”来描述“天”，实在是一种误会，因为天并不空。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、、、、、、人类文明的每一步前进，都伴随着电磁波的倩影。

　　那么，电磁波到底是个什么样的东西，竟有如此之大的威力呢？

　　理论分析和实验研究都已表明，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。它占据空间，具有能量、动量、质量。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每秒30万公里（米/秒）。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”。

　　无线电波是频率较低的一种电磁波；光，是频率较商的一种电磁波。它们同是一性质的物质。

　　要产生电磁波，必须有一个波源，由波源提供能量，在媒质中进行传播。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。

波的画像

　　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）。

　　正统波是最简单的波形，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。

2009/12/7 10:47:59

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