人類(lèi)很早就認(rèn)識(shí)了光,分清了白晝和黑夜的區(qū)別。但是對(duì)于光之外的電磁波,人類(lèi)卻用了很長(zhǎng)的時(shí)間去探究,直到天才科學(xué)家麥克斯韋用數(shù)學(xué)的方式推導(dǎo)出了電磁波的存在,并統(tǒng)一了電磁波和光。隨后,人類(lèi)就開(kāi)啟了利用電磁波的時(shí)代,直到.....
太陽(yáng)光不僅給我們帶來(lái)了光明,還帶來(lái)了溫暖,賦予我們”能量“,我們利用電磁波來(lái)傳遞我們的聲音,圖像,數(shù)據(jù),直至萬(wàn)物互聯(lián)。
電磁波的頻譜很寬很寬,我們用來(lái)傳遞信息的電磁波稱(chēng)位無(wú)線電波——Radio,而我們射頻工程師的這個(gè)專(zhuān)用名稱(chēng)就來(lái)自于無(wú)線電波頻率 Radio Frequency。
原則上來(lái)說(shuō),任何一個(gè)頻率的電磁波都可以傳遞信息,但是在現(xiàn)有技術(shù)條件下,為了更有效地發(fā)射和接收電磁波,要求天線的尺寸不小于四分之一波長(zhǎng)。頻率過(guò)低,波長(zhǎng)太長(zhǎng),則天線就變得很大。所以,我們總是要選擇合適的頻率來(lái)進(jìn)行信息的無(wú)線傳播。
地球是人類(lèi)賴(lài)以生存的條件之一,至今還沒(méi)有找到一個(gè)比地球更適合人類(lèi)生存的星球。而人類(lèi)生存最依賴(lài)的就是地球上的水,物和空氣。所以電磁波的傳播也必須考慮到地球上物體的影響,尤其是地面和空氣。根據(jù)通信距離,電磁波頻率的不同,無(wú)線電波的傳播方式主要有地波,天波和視線傳播三種。
頻率較低的電磁波(一般小于2MHz),波長(zhǎng)比較長(zhǎng),有一定的繞射能力,可沿著彎曲的地球表面?zhèn)鞑?,這種傳播方式稱(chēng)為地波傳播,地波的傳播距離遠(yuǎn),在低頻和甚低頻頻段,地波能夠傳播數(shù)百千米,甚至更遠(yuǎn)。
頻率較高的電磁波被稱(chēng)為高頻電磁波HF,能夠被大氣中的電離層反射,并且再次被大地反射,這樣無(wú)線電波就可以傳遞更遠(yuǎn)的距離。根據(jù)地球半徑和電離層的高度,可以計(jì)算出來(lái)電磁波一次反射距離最遠(yuǎn)可達(dá)4000千米,經(jīng)過(guò)多次反射之后,電磁波甚至可以傳播10000千米以上。這種利用大氣電離層反射進(jìn)行傳播的方式就是天波傳播。
現(xiàn)在收音機(jī)AM頻段300kHz~3000kHz,就是利用了電磁波地波和部分天波傳播,所以,有時(shí)候甚至可以聽(tīng)到很遠(yuǎn)距離的廣播信號(hào)。但是大氣電離層受陽(yáng)光照射會(huì)發(fā)生改變,因此傳播的穩(wěn)定性會(huì)受到影響。
頻率高于30MHz的電磁波將穿透電離層,不能被反射回來(lái),并且波長(zhǎng)比較短,沿著地球表面繞射的能力也很弱,因此只能進(jìn)行類(lèi)似于可見(jiàn)光那樣的直線傳播,這種傳播方式稱(chēng)為視距傳播。受地球曲度和地表物體的影響,視距傳播的距離比較短,為了增大其傳播距離,有效快捷的方式就是把天線架的再高一點(diǎn)。
但是再高也高不過(guò)大山啊,為了傳遞的更遠(yuǎn)一些,可以采用中繼通信的方法,通過(guò)中繼站,將無(wú)線電信息傳播到遠(yuǎn)處的接收端。
有沒(méi)有可能把中繼站也架的高一點(diǎn)呢?這樣會(huì)不會(huì)省幾個(gè)中繼?能不能將中繼站放到天上?于是衛(wèi)星通信就出現(xiàn)了。直接把視距通信距離翻了幾倍。利用三顆地球軌道靜止衛(wèi)星作為中繼站,就可以覆蓋全球通信。
目前應(yīng)用廣泛的衛(wèi)星通信叫做——Starlink,華為 Mate 60 用到的衛(wèi)星通信是我國(guó)自主研發(fā)的天通一號(hào)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
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