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        探析電磁場(chǎng)與電磁波在電子通信技術(shù)中的應(yīng)用

        2017-09-01 22:47:17張曉蒙
        魅力中國(guó) 2016年52期
        關(guān)鍵詞:電子通信電磁場(chǎng)電磁波

        張曉蒙

        摘 要:隨著信息時(shí)代的發(fā)展,電子通信技術(shù)在歷史洪流中扮演的角色越來(lái)越重要。電磁場(chǎng)與電磁波是電子通信信息傳播中的重中之重,其直接關(guān)系到信息傳遞的質(zhì)量和效率。該文對(duì)電磁場(chǎng)與電磁波在電子通信技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

        關(guān)鍵詞:電磁場(chǎng) 電磁波 電子通信 應(yīng)用

        前言

        21世紀(jì)是信息時(shí)代,電子通信技術(shù)在這個(gè)時(shí)代發(fā)揮著重要作用。電子通信技術(shù)顯示了一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力,所以說(shuō)它的發(fā)展一定要與時(shí)俱進(jìn)。電磁場(chǎng)與電磁波與人們的生活聯(lián)系極為密切,如手機(jī)通訊、無(wú)線電視、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等都是依靠電磁波作為載體的。目前在市場(chǎng)上有各種各樣的電子產(chǎn)品,而這些電子產(chǎn)品,大都離不開電磁場(chǎng)與電磁波的作用。

        1、電磁場(chǎng)與電磁波

        電磁場(chǎng)現(xiàn)象最早是由英國(guó)人吉爾伯特發(fā)現(xiàn)的,在當(dāng)時(shí)由于實(shí)驗(yàn)的方法十分原始,所以他并不能對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行全面的解釋。對(duì)電磁場(chǎng)的近代研究要追溯到18世紀(jì),由法國(guó)物理學(xué)家?guī)靷愐约坝?guó)物理學(xué)家卡文迪通過(guò)測(cè)量?jī)x器對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量,這一實(shí)驗(yàn)使人們對(duì)電磁場(chǎng)有了更深入的認(rèn)識(shí),也使電磁場(chǎng)研究得到了質(zhì)的飛越。英國(guó)著名物理學(xué)家法拉第認(rèn)為,電、磁之間是存在一定聯(lián)系的,他通過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn),最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁棒插入到導(dǎo)體線圈時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流,這一實(shí)驗(yàn)證明了電與磁的關(guān)系,從而揭開了電磁研究的新的歷史一頁(yè)。在此之后,英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋對(duì)電、磁關(guān)系進(jìn)行了更深入的研究,總結(jié)了電磁場(chǎng)的涵義,并發(fā)表了位移電流的相關(guān)概念。

        從科學(xué)角度來(lái)講,電磁波是一種能量,凡是物體都會(huì)釋放電磁波。電磁波就像空氣一樣,在人的周圍到處都是電磁波。早晨起來(lái),到外面呼吸一口新鮮的空氣,殊不知身邊還有一個(gè)素未謀面的“朋友”——電磁波。電磁波是電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。變化的電磁場(chǎng)就像水波一樣,會(huì)以某個(gè)點(diǎn)為中心向周圍擴(kuò)散,其在空間中的傳播形成了電磁波。電磁波有低頻和高頻之分,在低頻的電振蕩中,磁與電之間的變化較緩慢,能量傳遞非常小,所以低頻的電磁波很難輻射出去;在高頻的電磁波中,由于磁與電之間的變化較快,震蕩電路不可能將能量全部回收,擴(kuò)散出去的一部分能量不需要任何介質(zhì)就可以向外傳遞,這就是一種輻射。就像太陽(yáng)光一樣,雖然太陽(yáng)與地球相隔遙遠(yuǎn),但太陽(yáng)光的能量一樣能傳遞到地球。

        2、電磁場(chǎng)與電磁波在電子通信技術(shù)中的應(yīng)用

        當(dāng)前,電子通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)新階段,各種電子產(chǎn)品對(duì)電磁場(chǎng)和電磁波的依賴性越來(lái)越高。在日常生活中,電磁波的運(yùn)用非常廣泛。如手機(jī)、無(wú)線寬帶、對(duì)講機(jī)等都是利用電磁波實(shí)現(xiàn)相互通信的。在通信這個(gè)行業(yè)中,幾乎每一個(gè)信息的傳遞都離不開電磁波技術(shù)的應(yīng)用。例如生活中經(jīng)常用到的導(dǎo)航定位、多媒體傳播等,都是應(yīng)用電磁波的成果。因此,在將來(lái)的電子通信領(lǐng)域中,也將是主要應(yīng)用和發(fā)展電磁場(chǎng)與電磁波技術(shù),并且電磁場(chǎng)與電磁波技術(shù)必然也會(huì)成為傳輸和轉(zhuǎn)換電磁信息的核心,不斷為通信技術(shù)的前進(jìn)發(fā)揮重大作用。

        2.1 電磁場(chǎng)與電磁波在移動(dòng)通信技術(shù)中的應(yīng)用

        在上個(gè)世紀(jì)二十年代,針對(duì)現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的研究就已經(jīng)開始了。之后的二十年一直處于最初的研究發(fā)展階段。直到上世紀(jì)八十年代,首個(gè)TACS模擬蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)才開始被投入并使用,之后的一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)在電話系統(tǒng)方面主要應(yīng)用的是模擬技術(shù)以及頻分多址(FDMA)技術(shù)。之后則是主要應(yīng)用(TDMA)技術(shù)和(COMA)技術(shù),由于這兩種技術(shù)的頻譜利用率較高,與模擬技術(shù)和(FDMA)技術(shù)相比,不僅可以更好的提高電話的儲(chǔ)存量,還可以提供低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,通信技術(shù)也在不斷的升級(jí),目前主要應(yīng)用的第三代通信技術(shù),已經(jīng)完成了高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)的目標(biāo)。目前第三代的通信技術(shù)的傳輸速率在384kB/s~2MB/s之間,其信息使用頻率在1.885~2.0256MHz和2.110~2.2006MHz范圍內(nèi),已經(jīng)對(duì)整個(gè)地球面積進(jìn)行了覆蓋,并且已經(jīng)在有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行了無(wú)縫連接,可以更好的滿足的不同客戶的不同消費(fèi)需求。在今后隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,對(duì)通信技術(shù)的要求也會(huì)越來(lái)越高,以后還會(huì)有級(jí)別越來(lái)越高的移動(dòng)通信系統(tǒng)。具備完善的寬帶接入以及分布網(wǎng)絡(luò),將無(wú)線頻率的利用率最大程度的提升,此外還可以通過(guò)技術(shù)升級(jí)提高不斷提升上網(wǎng)的速度,并且最終達(dá)到可以在不同的頻率間進(jìn)行自動(dòng)切換的功能。

        2.2 電磁場(chǎng)與電磁波在微波通信技術(shù)中的應(yīng)用

        在整個(gè)微波通信中電磁場(chǎng)與電磁波的應(yīng)用發(fā)揮了巨大的作用,微波通信的主要內(nèi)容是通過(guò)采用微波頻率作為載波攜帶各種信息,然后在無(wú)線電波作用下展開中繼接力的通訊手段。微波的具體含義是指頻率在300MHz~300GHz范圍內(nèi)的電磁波。由于微波波長(zhǎng)相對(duì)的較短,在物體的阻礙下傳播的尺度有限,因此導(dǎo)致微波通信只能選擇使用中繼接力的通信手段,在微波中繼站的設(shè)置過(guò)程中必須嚴(yán)格按照50km的距離進(jìn)行設(shè)置。由于規(guī)模較大的通信系統(tǒng)必須獲得更多微波中繼站的支持輔助,這種結(jié)果導(dǎo)致了它更加難以使用,產(chǎn)生良好的工作效果。

        2.3電磁場(chǎng)與電磁波在衛(wèi)星通信技術(shù)中的應(yīng)用

        除了在移動(dòng)以及微波通信技術(shù)中的應(yīng)用外,電磁場(chǎng)與電磁波也被應(yīng)用在衛(wèi)星通信技術(shù)中,衛(wèi)星通信主要是通過(guò)將人造地球衛(wèi)星作為中轉(zhuǎn)站,然后將無(wú)線電波進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或者反射,有時(shí)候這個(gè)通信工程需要多個(gè)人造地球衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)以及反射才可以完成。目前的中轉(zhuǎn)站主要有地面、海洋以及大氣層等三種類型。由于衛(wèi)星通信與微波通信的工作頻段是相一致的,因此在正常情況下,也可以將衛(wèi)星通信等同于微波頻率的應(yīng)用,通過(guò)將通信衛(wèi)星作為中繼站而進(jìn)行的一種較為特別的微波中繼通信。

        目前,將除了國(guó)用之外的同步衛(wèi)星通信系統(tǒng),稱之為民用通信衛(wèi)星。當(dāng)大家在地區(qū)上觀察這些衛(wèi)星時(shí),它是處于靜止不動(dòng)的狀態(tài),因此有時(shí)候也被稱之為靜止衛(wèi)星。

        3、結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)上文的分析,可以清晰的了解到電磁場(chǎng)與電磁波在通信技術(shù)中的重要作用,可以說(shuō)電磁場(chǎng)與電磁波的應(yīng)用貫穿了整個(gè)的通信領(lǐng)域,是影響社會(huì)信息傳播質(zhì)量的關(guān)鍵因素,大眾生活離不開電子通信技術(shù),電子通信技術(shù)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展離不開電磁場(chǎng)與電磁波的應(yīng)用。因此,人類要不斷創(chuàng)新改革電磁場(chǎng)和電磁波的工程技術(shù),充分發(fā)揮出它們?cè)陔娮油ㄐ偶夹g(shù)中的作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]劉維國(guó),張大禹.電磁兼容環(huán)境下艦艇通信頻率指配研究[J].艦船電子對(duì)抗,2002(6):11- 13,40.

        [2]國(guó)家質(zhì)量國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB13614-2012,短波無(wú)線電收信臺(tái)(站)及測(cè)向臺(tái)(站)電磁環(huán)境要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.endprint

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