無線電波的傳播方式

無線電波通過多種傳輸方式從發(fā)射天線到接收天線。主要有自由空間波，對流層反射波，電離層波和地波。

表面波傳播，就是電波沿著地球表面到達(dá)接收點的傳播方式，如下圖中1所示。電波在地球表面上傳播，以繞射方式可以到達(dá)視線范圍以外。地面對表面波有吸收作用，吸收的強(qiáng)弱與帶電波的頻率，地面的性質(zhì)等因素有關(guān)。

天波傳播，就是自發(fā)射天線發(fā)出的電磁波，在高空被電離層反射回來到達(dá)接收點的傳播方式。如下圖中2所示。電離層對電磁波除了具有反射作用以外，還有吸收能量與引起信號畸變等作用。其作用強(qiáng)弱與電磁波的頻率和電離層的變化有關(guān)。

散射傳播，就是利用大氣層對流層和電離層的不均勻性來散射電波，使電波到達(dá)視線以外的地方。如下圖中4所示。對流層在地球上方約10英里處，是異類介質(zhì)，反射指數(shù)隨著高度的增加而減小。

外層空間傳播，就是無線電在對流層，電離層以外的外層空間中的傳播方式。如下圖中的5所示。這種傳播方式主要用于衛(wèi)星或以星際為對象的通信中，以及用于空間飛行器的搜索，定位，更蹤等。自由空間波又稱為直達(dá)波，沿直線傳播，用于衛(wèi)星和外部空間的通信，以及陸地上的視距傳播。視線距離通常為50km左右。

無線電波的傳播特性

所謂微波是一種具有極高頻率（通常為300MHz~300GHz）,波長很短，通常為1m~1mm的電磁波。在微波頻段，由于頻率很高，電波的繞射能力弱，所以信號的傳輸主要是利用微波在視線距離內(nèi)的直線傳播，又稱視距傳播。這種傳播方式，雖然與短波相比，具有傳播較穩(wěn)定，受外界干擾小等優(yōu)點，但在電波的傳播過程中，卻難免受到地形，地物及氣候狀況的影響而引起反射，折射，散射和吸收現(xiàn)象，產(chǎn)生傳播衰落和傳播失真。

微波擴(kuò)頻通信技術(shù)特點是利用偽隨機(jī)碼對輸入信息進(jìn)行擴(kuò)展頻譜編碼處理，然后在某個載頻進(jìn)行調(diào)制以便傳輸。屬于中程寬帶通信方式。微波擴(kuò)頻通信技術(shù)來源于軍事領(lǐng)域，主要開發(fā)目的是對抗電子戰(zhàn)干擾。

微波通信與微波應(yīng)用簡介#e#

微波通信與微波應(yīng)用簡介
 
　　微波擴(kuò)頻通信具有以下特點：

建設(shè)無線微波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)目前無需申請、帶寬較高、建設(shè)周期短； 

一次性投資、建設(shè)簡便、組網(wǎng)靈活、易于管理，設(shè)備可再次利用 ；

相連單位距離不能太遠(yuǎn)，并且兩點直線范圍內(nèi)不能有阻擋物； 

抗噪聲和干擾能力強(qiáng)，具極強(qiáng)的抗窄帶瞄準(zhǔn)式干擾能力，適應(yīng)軍事電子對抗； 

能與傳統(tǒng)的調(diào)制方式共用頻段； 

信息傳輸可靠性高； 

保密性強(qiáng)，偽隨機(jī)噪聲使得信號不易被發(fā)現(xiàn)而有利于防止竊聽； 

多址復(fù)用，可以采用碼分復(fù)用實現(xiàn)多址通信； 
　
　　設(shè)備使用壽命較長。
 　
　　除了通信方面，微波在其他地方也大顯身手。首推雷達(dá)，現(xiàn)代雷達(dá)大多數(shù)是微波雷達(dá)，利用微波工作的雷達(dá)可以使用尺寸較小的天線，來獲得很窄的波束寬度以獲得關(guān)于被測目標(biāo)性質(zhì)的更多的信息。 還有無線電輻射計，微波爐等等。要想具體了解，請看下回分解。

在微波通信中，電磁波的單位是赫茲（Hz）。德國物理學(xué)家赫茲關(guān)于電磁波的實驗，為微波技術(shù)的發(fā)展開拓了新的道路，構(gòu)成了現(xiàn)代文明的骨架，后人為了紀(jì)念他，把頻率的單位定為赫茲。讓我們從下面的故事中來了解一下這位偉大的物理學(xué)家。

赫茲是一個短命的物理學(xué)家。他于1894年逝世時，年僅37歲，這無疑是物理學(xué)界的巨大損失。他從21歲考人柏林大學(xué)直到不幸去世，進(jìn)行科學(xué)研究不足15年，然而卻建立了永垂青史的功績。

赫茲以前，由法拉第發(fā)現(xiàn)、麥克斯韋完成的電磁理論，因為未經(jīng)一系列的科學(xué)實驗證明，始終處于“預(yù)想”階段。把天才的預(yù)想變成世人公認(rèn)的真理，是赫茲的功勞。赫茲在人類歷史上首先捕捉到電磁波，使假說變成了現(xiàn)實。

要獲得電磁波，就必須建立一個輻射電磁波源，這個電磁波輻射源還應(yīng)當(dāng)有足夠的功率。名師出高徒，赫茲的恩師赫爾姆霍茨是一位理論和實驗俱佳的卓越物理學(xué)家。在他的指導(dǎo)和幫助下，赫茲很快制成了電磁波輻射源，當(dāng)時它被稱作赫茲振蕩器。

當(dāng)實驗設(shè)備基本備齊以后，赫茲投入了實驗過程。這時，他作為卡爾斯魯厄大學(xué)的年輕教授，每周需承擔(dān)20幾節(jié)課的教學(xué)任務(wù)，這使他只能從課余擠時間進(jìn)行實驗。

這一天，赫茲正在上課。“今天的課就講到這里，再見，先生們！”赫茲教授說完，急忙將幾頁記得密密麻麻的記錄紙準(zhǔn)備好，焦急地等待最后一個學(xué)生離開教室。到下一節(jié)課還有三個小時，這段時間應(yīng)該好好的利用，再作一次實驗。

“卡爾，我們開始吧！”他呼喚一直等候他的技師。二人很快把教室講臺當(dāng)成實驗臺。這里是赫茲作試驗的唯一場所，因為卡爾斯魯厄大學(xué)給他的地方實在是太小了。

赫茲習(xí)慣性地首先檢查諧振器，將諧振器放到高振蕩器有一定距離的地方，使諧振器的平面與振蕩器上放電器的軸相吻合。實驗開始，赫茲和技師卡爾立刻忙碌起來，過了一個多小時，火花還是沒有迸發(fā)出來。當(dāng)把各種可能發(fā)生的情況，都進(jìn)行檢查后仍然毫無結(jié)果，他們疲憊不堪地坐在桌旁。

赫茲已經(jīng)記不得這是第幾次失敗了。從一開始實驗，他就像與成功無緣似的，麥克斯韋預(yù)言過，電磁振蕩波一樣可以折射、反射，具有波的一切屬性。

在這個房間，他借助振蕩器和諧振器已經(jīng)證實了從電磁輻射源發(fā)出的電磁場，就是電磁波?？墒?，現(xiàn)在他想證明電磁波具有像光一樣的反射性能，他打算把 反射的電磁波記錄下來，然而卻一直沒有成功。

冥思苦想，新的思路終于誕生了。經(jīng)過調(diào)諧電磁輻射源的內(nèi)部要素，加大每秒鐘振蕩的次數(shù)，赫茲終于證明了電磁波具有光一樣的反射性能。在以后的工作中，赫茲悉心研究了電磁波的折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，并且證明了它們的傳播速度等于光速，這樣，赫茲第一個證實了光從其本質(zhì)上說也是一種電磁波的問題。

1898年，赫茲在應(yīng)邀擔(dān)任波恩大學(xué)物理學(xué)教授的赴任途中，欣聞自己的著作《論電力射線》已經(jīng)出版，感到無限欣慰。

發(fā)現(xiàn)電磁波產(chǎn)生的巨大影響，連赫茲本人也沒料到。在他發(fā)現(xiàn)電磁波的第二年，有人問他，電磁波是否可以用作無線電通訊，赫茲不敢肯定。赫茲研究電磁波無意中丟下的種子，卻很快在異地開花結(jié)果了。

在發(fā)現(xiàn)電磁波不到6年，意大利的馬可尼、俄國的波波夫分別實現(xiàn)了無線電傳播，并很快投入實際使用。其他利用電磁波的技術(shù)，也像雨后春筍般相繼問世。無線電報（1894年）、無線電廣播（1906年）、無線電導(dǎo)航（1911年）、無線電話（1916年）、短波通訊（1921年）、無線電傳真（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、雷達(dá)（1935年），以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學(xué)……它們使整個世界面貌發(fā)生了深刻的變化。