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长波、中播、短波、微波知识扫盲
工作需要归纳了长波、中波、短波、微波的相关知识,供大家参考。
长波
长波指从300千赫兹至30千赫兹,波长为1000~10000的无线电波。长波传播时,具有传播稳定,受核爆炸、大气骚动影响小等优点。
长波适合于海洋传输,其次是陆地传输,但是损耗值都比较大,海洋上要好一点,陆地次之。目前,在海洋航行中使用的长波导航台传播距离也不过几百公里,几KW的发射机最多也只能传播上一、两千公里。
中波
中波依靠电离层D【2】和E层【3】反射,能传播几百公里,不如地波【4】稳定,中波主要用于省内广播。D层最明显的效应是白天远处的中波电台收不到。
调频使用VHF【1】,只能传输几十公里,VHF调频主要用于地市级广播,或近距离通信。当然,如果一定要在卫星上安装一个VHF调频转发器的话,调频也能实现远距离通信。
电视使用VHF和UHF【5】,传播距离通常也为几十公里。
特殊气象条件下,VHF和UHF也可以由对流层反射实现几百公里的传输,但是不常见。
短波
短波传输的最远,可以通过地波和天波两种途径传输,短波是依靠电离层反射传播的,当电离层把短波反射回地面后,可以实现几百公里到几千公里的通信,地面还可以再一次把电波反射到电离层上,由电离层形成二次反射,如此这样,经过短波在地面和电离层之间的多次跳跃,可以实现全球通信。由于电离层的衰耗中值通常为十几个dB,传播损耗比较小,所以,几kW的发射机就有可能实现全球通信。
短波是实现远距离通信最经济的选择,一个100W的短波发射机可以轻松地实现上千公里的通信,这是长波,中波,VHF调频绝对不可能做到的。在上个世纪三十年代,是短波通信的鼎盛时期,各国之间的通信都是依靠短波。
短波通信主要依靠天波传输,以电离层为中继,但电离层的状态很不稳定,季节的更换、昼夜的交替、气候的变化等因素,都可以引起电离层的变化,进而引起短波通信过程的波动,甚至会中断。短波通信还存在有天波与地波都传输不到的寂静区域,如果接收电台在这些区域内,就无法接收到短波信号,通信就无法进行。此外,电离层有好几个分层,同一频率的信号会沿着不同的途径反射到接收地点,这就是短波通信的“多径效应”;它也会使接收质量大大降低。再加上在短波通信波段内电台日趋拥挤,因此,短波通信已经不能满足人们的通信需要了。
微波
为了满足新的要求,1929年克拉维开始进行微波通信的试验。1930年他在美国新泽西州的两个电台之间,用直径为3米的抛物面天线进行了微波通信。同一年,还有人开始用微波进行无线电广播。1933年,在克拉维的主持下,从英国的莱普尼列到法国的圣·因格列维特,开通了第一条商业用微波通信线路。
在第二次世界大战期间,微波技术的研究是围绕着军用雷达的研制进行的,从而推动了微波元器件、高功率微波管、微波电路、微波测量等技术的研究与开发。
第二次世界大战以后,微波技术的应用范围扩大到了通信领域。利用同轴电缆进行微波传输,频率可高达几千兆赫。若要传输频率更高、能量更大的微波时,就得用波导管了。在波导管内,微波以电场与磁场交替变化的电磁波的形式通过,如同在一个自由空间里传播的电磁波一样。使用波导管进行微波通信,主要包括通常的微波接力通信和卫星通信。
微波接力通信是靠中继站接力传输来实现微波信号远距离传送的。微波是沿直线传播的,它不受大气层和电离层的反射。由于地球表面是球形曲面,如果在地面进行微波通信,就必须把天线架设到一定的高度,使发射天线与接收天线之间没有物体阻挡,彼此可以“互视”。为了进行远距离通信,就必须采用与接力赛类似的方法,相隔一定的距离建立一个接力站,即中继站。将中继站架设在高塔上或山顶上,微波在每个中继站被放大之后再传送出去。微波接力通信是现代通信中的主要手段之一。
传输距离、功率总结
类型传输距离波长范围适用区域发射功率
短波上千公里10~100米 100W
短波全球通信10~100米 几千瓦
中波几十公里100~1000米省内广播
长波一至两千公里1000~10000米海洋几千瓦
长波几百公里1000~10000米海洋长波导航台
注:
1、VHF频段,按照国际标准的划分,是指30~300MHz频段,FM频段包含在VHF频段里,只是由于其接近公共调频广播(简称FM)频段,所以称为FM频段。
2、电离层D层
D层是电离层最低的一层,离地球表面50至90千米。这里主要是波长为121.5纳米的赖曼-α氢光谱线的光电离一氧化氮。在太阳活动非常强烈时(超过50个黑子),硬X射线还可以电离空气中的氮气和氧气的分子。夜间宇宙射线造成一个剩余电离。这个层里离子对自由电子的捕获率比较高,因此电离效应比较低,对高频无线电波没有影响。日间这里自由电子与其它粒子的碰撞率约为每秒1000万次。10MHz以下的电波会被D层吸收,随着电波频率的增高这个吸收率下降。夜间这个吸收率最低,中午最高。日落后这个层减弱非常大。
3、电离层E层
E层是中层,在地面上90至120千米。这里的电离主要是软X射线和远紫外线对氧气分子的电离。这个层只能反射频率低于10MHz的电波,对频率高于10MHz的电波它有吸收的作用。E层的垂直结构主要由电离和捕获作用所决定。夜间E层开始消失,因为造成电离的辐射消失了。高空变化的风对E层也有一定影响。随着夜间E层的升高,电波可以被反射到更加远的地方。
4、地波
无线信道通信中,频率较低的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播,有一定的绕射能力。这种传播方式成为地波传输。在低频和甚低频段,地波能够传播超过数百千米或数千千米。
电波的波长越短,越容易被地面吸收,因此只有长波和中波能在地面传播。地波不受气候影响,传播比较稳定可靠。但在传播过程中,能量被大地不断吸收,因而传播距离不远。所以地波适宜在较小范围里的通信和广播业务使用。
5、特高频(UHF)是指波长范围为1m~1dm,频率为300~3000MHz的无线电波,常用于移动通信和广播电视领域。
无线电频谱和波段划分表
段号
频段名称
频段范围(含上限,不含下限)
波段名称
波长范围(含上限,不含下限)
1
极低频(ELF)
3~30赫(Hz)
极长波
100~10兆米
2
超低频(SLF)
30~300赫(Hz)
超长波
10~1兆米
3
特低频(ULF)
300~3000赫(Hz)
特长波
100~10万米
4
甚低频(VLF)
3~30千赫(KHz)
甚长波
10~1万米
5
低频(LF)
30~300千赫(KHz)
长波
10~1千米
6
中频(MF)
300~3000千赫(KHz)
中波
10~1百米
7
高频(HF)
3~30兆赫(MHz)
短波
100~10米
8
甚高频(VHF)
30~300兆赫(MHz)
米波
10~1米
9
特高频(UHF)
300~3000兆赫(MHz)
分米波
10~1分米
10
超高频(SHF)
3~30吉赫(GHz)
厘米波
10~1厘米
11
极高频(EHF)
30~300吉赫(GHz)
毫米波
10~1毫米
12
至高频(THF)
300~3000吉赫(GHz)
丝米波
10~1丝米
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