電波傳播
radio wave propagation
電波傳播研究無線電波與媒質間的這種相互作用,闡明其物理機理,計算傳播過程中的各種特性參量,為各種
電子系統工程的方案論證、最佳工作條件選擇和傳播誤差修正等提供數據和資料。根據電波傳播原理,用無線電波來進行探測,是研究
電離層、
磁層等的有效手段。電波傳播為大氣物理和
高層大氣物理等的研究提供探測方法,積累大批資料,提供數據分析的理論基礎。
電磁波頻譜的範圍極其寬廣,是一種巨大的資源和電波傳播的研究對象。主要研究幾赫(有時遠小於1赫)到 3000GHz的無線電波(極長波到
毫米波),同時也研究3000GHz到384THz的紅外線、384THz到770THz的
光波的傳播問題。
電波傳播所涉及的
媒質有地球(地下、水下和地球表面等)、
地球大氣(
對流層、
電離層和
磁層等)、日地空間以及星際空間等。這些媒質多數是自然界存在的,但也有人工產生的媒質,如火箭
噴焰電漿和飛行器再入大氣層時產生的電漿等。它們也是電波傳播的研究對象。主要研究
地下電波傳播、
地波傳播、
對流層電波傳播、電離層電波傳播和
磁層電磁波等。這些媒質的結構千差萬別,電氣特性各異。但就其在傳播過程中的作用可以分為3種類型:① 連續的(均勻的或不均勻的)傳播媒質。如對流層和電離層等。②媒質間的交界面(粗糙的或光滑的)。如海面和地面等。③離散的散射體。如雨滴、雪、飛機、飛彈等,它可以是單個的,也可以是成群的。由於這些媒質的特性多數隨時間和空間而隨機地變化,所以與它相互作用的波的幅度和相位也隨時間和空間而隨機變化。因此,媒質和傳播波的特性需要用
統計方法來描述。
主要特性
與
聲波和
水波相似,電磁波具有波的性質。可以發生折射等現象。它的速度,波長,頻率之間滿足關係式:速度=波長*頻率。
傳播方式
一、HF(短波)的傳送方式
受到
F層反射的短波,白天時通過
E層的損失跟夜晚相較下,行程較短。經由
電離層反射下來,再從地面反射到上空的電波只有短波。短波可以經無數次折返,發射到任何遙遠的地方,甚至可以環繞地球數周,並可以聽到清晰的回波。反之,位於地表波和
反射波之間的地區,是電波無法傳送到的地帶,又叫
死區。短波主要以電離層的反射為傳送方式,電離層的變動將會影響電波的傳播,信號容易產生衰落是其特點。
二、電波的傳送方式
由發射台的天線所發射的電波分成三部分:
⒉大地反射波(經由地面再反射給接收台)。
⒊
空間波(經由上空再折射給接收台)。如上所述,1和2合併時統稱"地表波"。地表波產生時,頻率越高損失就越大。另外,由一部分頻率的電波經由上空再折射回地面上,傳給接收台的稱為空間波。
超短波是
電離層無法反射的,大部分在地表波行程內通信的電波。在頻率高時,地 表波的損失較大。但減短波長可以使用高性能天線。超短波的異常傳播將有下列情況,使電波可傳送到更遠:
⒈散射E層——多發生在夏季的白天,在電離層E層下面,超短波的電波會反射下來。
⒉散射傳播——超短波碰到大氣層的亂流時,電波會散射開來,一部分反射到地面。
⒊其它——山地回折,山地反射和無線電波道等也會散射超短波。
UHF頻段以上的電波傳送方式與“光”相似。受到大氣層的影響不大,遇雨時的損失較大
電磁波譜
按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來,就是
電磁波譜。如果把每個波段的頻率由低至高依次排列的話,它們是工頻電磁波、無線電波、紅外線、
可見光、紫外線、
X射線及
γ射線。以無線電的波長最長,
宇宙射線的波長最短。
無線電波3000米~0.3毫米。
紅外線0.3毫米~0.75微米。
可見光0.7微米~0.4微米。
紫外線0.4微米~10毫微米
X射線10毫微米~0.1毫微米
γ射線0.1毫微米~0.001毫微米
高能射線小於0.001毫微米
傳真(電視)用的波長是3~6米;
雷達用的波長更短,3米到幾毫米。
發現歷史
1864年,英國科學家麥克斯韋在總結前人研究
電磁現象的基礎上,建立了完整的電磁波理論。他斷定
電磁波的存在,推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度。1887年德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在。之後,人們又進行了許多實驗,不僅證明光是一種電磁波,而且發現了更多形式的電磁波,它們的本質完全相同,只是波長和頻率有很大的差別。
套用介紹
◆無線電波用於通信等
◆微波用於微波爐
◆可見光是所有生物用來觀察事物的基礎
◆紫外線用於醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等
◆X射線用於CT照相
◆伽瑪射線用於治療,使原子發生
躍遷從而產生新的射線等.
◆無線電波。
無線電廣播與電視都是利用
電磁波來進行的。在無線電廣播中,人們先將聲音信號轉變為
電信號,然後將這些信號由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點,人們利用接收機接收到這些電磁波後,又將其中的電信號還原成聲音信號,這就是
無線廣播的大致過程。而在電視中,除了要像無線廣播中那樣處理聲音信號外,還要將圖像的光信號轉變為電信號,然後也將這兩種信號一起由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播,而電視接收機接收到這些電磁波後又將其中的電信號還原成聲音信號和光信號,從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。