航天知識競賽知識庫 天地對話

航天知識競賽知識庫天地對話電子元器件電阻器電阻器（Resistor）簡稱為電阻。電阻器一般兩個引腳，是一個限流元件。將電阻器接在電路中，它可限制通過它所連接電路的電流大小。阻值不能改變的稱為固定電阻器，阻值可變的稱為可變電阻器或電位器。理想的電阻器是線性的，即通過電阻器的瞬時電流與外加瞬時電壓成正比。在物理學(xué)中，用電阻（Resistance）來表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示其對電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻元件是耗能元件。電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是電阻溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。電阻在電路中用“R”表示。電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓和電壓偏置等。電容器電容（或電容量，Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷存儲量，國際單位是法拉（F）。一般來說，電荷在電場中會因受力而移動，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上，造成電荷的累積儲存，最常見的電容器例子就是兩片平行金屬板。電容器在電路中一般用“C”表示。電容器是由兩片緊靠金屬膜，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容器的特性主要是隔直流通交流。電容器容量的大小就是表示其能貯存電荷量的大小，電容器對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流電信號的頻率和電容量有關(guān)。電感器電感：當(dāng)線圈通過電流后，在線圈中形成磁場感應(yīng)，感應(yīng)磁場又會產(chǎn)生感應(yīng)電流來抵抗通過線圈中的電流。我們把這種電流與線圈的相互作用關(guān)系稱其為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利”（H）。利用此性質(zhì)制成元件，稱為電感器。電感器在電路中常用“L”表示。電感器通常是用絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上纏繞一定的圈數(shù)而制成。電感器的直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，因電阻小，壓降很小，直流可通過線圈；當(dāng)交流電信號通過線圈時，線圈兩端將會產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流電的通過，所以電感的特性是通直流電阻交流電，電流的頻率越高，電感阻抗越大。另外，電感器在電路中可與電容器組成振蕩電路。集成電路集成電路（Integratedcircuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的制造工藝，把一個電路中所需的三極管、二極管、電阻、電容和電感等元件及連線制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個小殼體內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型部件；其中的所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體，使電子元件微小型化，易于降低低功耗和提高可靠性。它在電路中用字母“IC”表示。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是在硅材料上制造的集成電路。集成電路具有體積小、重量輕、引出線和焊接點(diǎn)少的特點(diǎn)，和壽命長、可靠性高和性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn)。在各方面得到廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今電子設(shè)備中不可缺少的器件。晶體二極管晶體二極管是半導(dǎo)體兩端器件。主要的特征是具有非線性的電流-電壓特性。隨著半導(dǎo)體材料和工藝技術(shù)的進(jìn)步，利用不同的半導(dǎo)體材料、摻雜分布和幾何結(jié)構(gòu)，研制出結(jié)構(gòu)種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極管。二極管的制造材料有鍺、硅及化合物半導(dǎo)體。晶體二極管可用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大電信號和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換等。晶體三極管晶體三極管也是半導(dǎo)體基本元器件之一，它具有放大電流的作用，是電子電路的核心元件。三極管的基本結(jié)構(gòu)是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)組成的，兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分分別是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。傳感器傳感器是一種檢測器件，它能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，變換成為按照一定規(guī)律變化的電信號或其它形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、存儲、顯示、記錄、處理和控制等要求。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等種類。變壓器變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)原理來變換電壓、電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓和電流變換、阻抗變換、隔離和穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。變壓器是它利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要由初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）組成。在電路中常用來作為升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等應(yīng)用。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，不管是線圈運(yùn)動通過固定磁場還是磁場運(yùn)動通過固定線圈，均能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動。無線電波在平靜水面上投入一塊石子，可以引起水波，水波以投入點(diǎn)為中心，向四周傳播，水波的振動需要有一個振源而生。由此，我們比較無線電波的傳播，它是一種由電磁振蕩（如雷達(dá)、電臺、X光機(jī)等）而引起的電場與磁場的波動，和水波在水面波動極其相似，電場與磁場在空間也是以波動形式傳播的，這種大小隨時間變化而傳播的電場和磁場，我們稱之為電磁波。電磁波在真空中的傳播速度為光速，即每秒鐘約30萬公里。電磁輻射可以按照頻率來分類，從低頻率到高頻率，主要包括無線電波、微波、毫米波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。我們?nèi)搜劭山邮盏降碾姶泡椛?，波長大約在380至780nm之間，這種電磁波又稱為可見光。自然界的物質(zhì)中只要是它本身溫度大于絕對零度，除了暗物質(zhì)以外，都可以發(fā)射電磁輻射，但是世界上并不存在本身溫度等于或低于絕對零度的物體，因此，我們周邊所有的物體時刻都在進(jìn)行電磁輻射。盡管這樣，人類只能看到處于可見光頻域以內(nèi)的電磁波，對于其它不同的生物，它們對電磁波的感知能力也是不同的。電磁波譜圖人類利用無線電通信技術(shù)是從對電磁波的認(rèn)識開始的。當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體時，導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生磁場；導(dǎo)體和磁力線發(fā)生相對切割運(yùn)動時導(dǎo)體內(nèi)會感生電流，這就是電磁感應(yīng)。當(dāng)流經(jīng)導(dǎo)體的電流大小和方向以很快的速度變化，導(dǎo)體周圍磁場大小方向也隨之變化。變化的磁場在其周圍又感生出同樣變化著的電場，而這電場又會再次感生出新的磁場……這種迅速向四周擴(kuò)散的交替變化著的電場和磁場的總和就是電磁波，其電場或磁場每秒鐘內(nèi)周期變化的次數(shù)就是電磁波的頻率，基本單位是赫茲（Hz）。人們進(jìn)而發(fā)現(xiàn)，各種可見光、各種射線和上面所說的電磁波具有同樣的性質(zhì)，都是電磁波，只不過各自有著不同的頻率。于是，人們把頻率在3THz以下，不通過線纜或人工波導(dǎo)等傳輸媒介，在空間輻射傳播的電磁波定義為無線電波。無線電波和其它電磁波一樣，在空間傳播速度是每秒30萬公里。波速和頻率的比值稱為波長，單位米（m）。人們發(fā)現(xiàn)，在無線電波到達(dá)之處，導(dǎo)體又能從中感生出電流，而這個電流的大小、方向的變化規(guī)律和起初產(chǎn)生電磁場的電流的變化規(guī)律完全一致。也就是說，無線電波可以使信息（即初始電流某種變化規(guī)律）通過空間傳播實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞，這就是無線電通信。無線電的傳輸媒質(zhì)地球被大氣包圍著，包圍地球的大氣圈也稱為“大氣層”。以地面為界，越向上空氣密度越小，最后進(jìn)入星際空間的空氣極其稀薄。人類生活在大氣海洋的最底層。大氣圈在垂直方向上因物理、化學(xué)特性的差異可分為若干層次。如以溫度隨高度分布的特征，在垂直方向上可分為：對流層、平流層、中間層、熱層和外大氣層。如按大氣層電離狀況，可把大氣分為電離層和非電離層。大氣圈質(zhì)量的99.9%集中在50km以下的大氣層里。在大氣層的不同高度，無線電波傳播方式是不一樣的。對流層和電離層是電波傳播的主要區(qū)域，絕大多數(shù)的電波反射和折射都是發(fā)生在這兩個區(qū)域內(nèi)。1.地表層地球表層由巖土圈、大氣圈、水圈、生物圈和人類圈構(gòu)成地表自然社會綜合體，是人類與自然相互作用的復(fù)合物質(zhì)系統(tǒng)，是地球圈層結(jié)構(gòu)中的特定部分，其與周圍的地球圈層其他部分存在物質(zhì)和能量交換關(guān)系，形成一個開放的復(fù)雜次級巨系統(tǒng)。對某些波長的電磁波來說，地球本身就是一個障礙物。當(dāng)接收天線距離發(fā)射天線較遠(yuǎn)時，地面像一個圓拱將兩者隔開。那些直線傳播的電磁波就過不去了。只有某些波長的電磁波能夠沿著地球拱起的部分傳播出去，這種沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姶挪ň徒械夭?，也叫表面波?.電離層電離層的高度從距地面80km一直延伸到約幾百千米的高度，太陽輻射使這個高度的部分氣體分子電離成自由電子和正離子，所以這個區(qū)域叫做電離層。無線電波射入電離層會會產(chǎn)生折射、反射和散射現(xiàn)象，如圖所示。注意：白天、黑夜電離層是不一樣的（夜晚D層消失，F(xiàn)1、F2合為一層）大氣中的電離層電離層從低到高依次是D層、E層和F層，白天太陽輻射使F層分離為F1、F2兩層。電離層對短波傳播具有重要的影響。高度最低的D層距離地面50~100km，D層白天出現(xiàn)，夜晚消失。D層的電子密度不足以反射短波，不過電波在通過D層時，將遭受嚴(yán)重的衰減。E層出現(xiàn)在距地面100~150km的高度，和D層一樣，E層出現(xiàn)在太陽升起的時候，太陽落山后，E層對短波傳播已不起作用。F層距地面約150km至超過500km的高度，對于短波傳播，F(xiàn)層是最重要的。在通常情況下，短波遠(yuǎn)距離通信都是通過F層的反射完成的。電離層一般不能反射頻率為30MHz以上的無線電波，甚高頻/特高頻頻段的無線電波通常穿過電離層而無法反射回地面。只有電離層中出現(xiàn)較強(qiáng)的偶發(fā)E層時，甚高頻電波才有可能被反射。3.對流層對流層的高度從地面向上延伸至約10km，對無線電波傳播產(chǎn)生影響的通常是2km以下的大氣層。甚高頻/特高頻頻段的無線電波通常在對流層中傳播的距離近得多，不能像經(jīng)電離層反射那樣傳播得很遠(yuǎn)。由于大氣的折射，電波在對流層中傳播時路徑會發(fā)生彎曲。在一些特定的氣候條件下，某個地區(qū)能形成一條傳播甚高頻/特高頻電波的通道，電波沿著這個通道可以傳播到很遠(yuǎn)的地方，這種現(xiàn)象通常稱為“大氣波導(dǎo)”，如圖所示。業(yè)余無線電愛好者準(zhǔn)則業(yè)余無線電愛好者不僅具有高超的技術(shù)，同時也是一個很自律的群體，他們通常具備非常高的思想素養(yǎng)。1928年，美國業(yè)余無線電愛好者保羅.賽格爾W9EEA提出業(yè)余無線電愛好者在活動中應(yīng)該遵循的守則，后來逐漸成為世界各國業(yè)余無線電愛好者共同承認(rèn)并自覺遵守的座右銘。體諒不應(yīng)故意讓自己的操作影響他人的快樂。業(yè)余無線電愛好者不應(yīng)該按照自身的水平或者技術(shù)條件要求別人，在空中要體諒其他愛好者的客觀條件，還應(yīng)該知道頻率資源是屬于所有愛好者的。舉一個實(shí)際的例子說明：我們打開電臺準(zhǔn)備發(fā)射之前應(yīng)該先收聽一會兒，即使你在頻率上沒有聽到有電臺在工作，因?yàn)橛锌赡芤粋€較遠(yuǎn)距離的電臺正在操作，而由于收聽者的位置并不一定能夠收聽到對方的信號，但是卻有可能因?yàn)榘l(fā)射而干擾到另外一個正在和他通信的電臺；在操作過程中使用與對方能力相適應(yīng)的速度也是體諒他人的一個重要原則，通聯(lián)中即使你的技術(shù)水平再高，也應(yīng)該考慮到別人抄收速度，不應(yīng)該用自己嫻熟的技術(shù)來炫耀。忠誠忠于、鼓勵和支持無線電愛好者和業(yè)余無線電社團(tuán)。進(jìn)取使自己的知識與科學(xué)發(fā)展同步，精心制作設(shè)備、使用高效的電臺和用優(yōu)秀的操作方式通聯(lián)。進(jìn)取并不是要求大家都要成為業(yè)余無線電高手。業(yè)余無線電的玩法有多種多樣，興趣可以是在技術(shù)上的，也可以是在通聯(lián)上的，業(yè)余無線電愛好者推崇的是一種精益求精，勇于探索的精神。友好應(yīng)對方的要求，緩慢而有耐心地操作，對初學(xué)者提供友好的建議和幫助，合作中考慮他人的利益，這些是業(yè)余無線電精神的標(biāo)志。適度業(yè)余無線電僅僅是一項(xiàng)愛好，不應(yīng)因此妨害自己對家庭、工作、學(xué)業(yè)和社會應(yīng)盡的義務(wù)。業(yè)余無線電只是我們生活中的一部分，不能因?yàn)槲覀儗λ南矏鄱雎粤松衅渌匾臇|西。同時，應(yīng)該注意不要因?yàn)樽约旱膼酆媒o家人、朋友、鄰居等周圍的人帶來不便，對自己的愛好要有節(jié)制，不能因?yàn)樽约焊吲d了，而影響到別人。愛國時刻準(zhǔn)備用自己的電臺和技能為國家和社會服務(wù)。麥克斯韋發(fā)表電磁理論1862年，年僅31歲的英國物理學(xué)家詹姆斯?克拉克?麥克斯韋(JamesClerkMaxwell)總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律，并引進(jìn)位移電流的概念。這個概念的核心思想是：變化著的電場能產(chǎn)生磁場；變化著的磁場也能產(chǎn)生電場。在此基礎(chǔ)上他提出了一組偏微分方程來表達(dá)電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律。這套方程式稱為麥克斯韋方程組，是經(jīng)典電磁學(xué)的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預(yù)言了電磁波的存在，其傳播速度等于光速，這一預(yù)言后來為赫茲的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。于是人們認(rèn)識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律，為無線電技術(shù)的起源做了理論準(zhǔn)備。赫茲電火花放電實(shí)驗(yàn)麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，但他本人并沒有用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。一些對電磁波理論持反對態(tài)度的提出疑問：誰見過電磁波？它是什么樣子？德國物理學(xué)家海因里?！?shù)婪颉ず掌潱℉einrichRudolfHertz）首先證明了電磁波的存在。1888年2月，他用自己設(shè)計(jì)的儀器完成了這一劃時代的實(shí)驗(yàn)。1886年，29歲的赫茲在做實(shí)驗(yàn)時偶然發(fā)現(xiàn)一個線圈兩端發(fā)出了電火花，一個個小火花在迅速地來回跳動。他想到，這可能與電磁波有關(guān)。后來，他制作了一個十分簡單的電磁波探測器──諧振環(huán)。把一根粗銅線彎成環(huán)狀，環(huán)的兩端各連一個金屬小球，球間距離可以調(diào)整。最初，赫茲把諧振環(huán)放在放電的萊頓瓶（一種電容器）附近，反復(fù)調(diào)整諧振環(huán)的位置和小球的間距，終于在兩個小球間產(chǎn)生電火花。赫茲認(rèn)為，這種電火花是萊頓瓶放電時發(fā)射出來的電磁波被諧振環(huán)接收后而產(chǎn)生的。后來，赫茲又用諧振環(huán)接收其他火花放電裝置產(chǎn)生的電磁波，諧振環(huán)中也發(fā)出了電火花。所以，諧振環(huán)就好像接收器一樣，它是電磁波的接收器。人們懷疑并期待已久的電磁波終于被實(shí)驗(yàn)證明了。1888年2月13日，赫茲在柏林科學(xué)院公布了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。整個科技界為之震動。赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)了電磁波的存在，同時也促使了無線電通信技術(shù)的產(chǎn)生，開辟了現(xiàn)代技術(shù)的新紀(jì)元。赫茲終年不到37歲。但他對人類的貢獻(xiàn)是不朽的，為了紀(jì)念他，人們把頻率的單位定為“赫茲”。愛迪生效應(yīng)1883年，美國發(fā)明家托馬斯·阿爾瓦·愛迪生(ThomasAlvaEdison)為了尋找制造電燈泡燈絲的最佳材料，曾做過一個的實(shí)驗(yàn)。在真空電燈泡內(nèi)部碳絲附近裝了一小截銅絲，希望銅絲能阻止碳絲蒸發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使愛迪生大失所望，但在無意中，他發(fā)現(xiàn)，沒有連接在電路里的銅絲回路里卻產(chǎn)生了微弱的電流。愛迪生并不重視這個現(xiàn)象，只是把它記錄在案，申報(bào)了一個未找到任何用途的專利，稱之為“愛迪生效應(yīng)”。所謂的“愛迪生效應(yīng)”，實(shí)際上就是一種熱電子效應(yīng)，這個偉大的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了真空二極管的發(fā)明。電磁式電報(bào)機(jī)和莫爾斯電碼1832年，美國畫家薩繆爾·芬利·布里斯·莫爾斯（SamuelFinleyBreeseMorse）在一次穿越大西洋的旅行中，結(jié)識了美國醫(yī)生杰克遜，他同時也是一位電學(xué)博士，還在郵船上向人們展示了電磁實(shí)驗(yàn)，莫爾斯觀看了實(shí)驗(yàn)，并被這神奇的電磁鐵深深迷住了，從此，他告別藝術(shù)，投身到科學(xué)，立志要完成用電傳遞信息的偉大使命。莫爾斯以莫大的勇氣和決心，克服重重困難，終于1837年發(fā)明了電報(bào)，為人類通信史揭開了嶄新的一頁。1838年1月，莫爾斯進(jìn)行3英里收發(fā)電報(bào)的試驗(yàn)獲得了成功。1840年4月，這項(xiàng)發(fā)明申請到了專利。1844年5月24日，是世界電信史上光輝的一頁。在美國國會大廳里舉行了一次隆重的電報(bào)機(jī)通信實(shí)驗(yàn)活動。莫爾斯接通電源，向在巴爾的摩等待的人們發(fā)出了人類歷史上的第一份電報(bào)：“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”莫爾斯的電報(bào)終于成功了！1844年5月24日成了國際公認(rèn)的電報(bào)發(fā)明日。莫爾斯的電報(bào)因?yàn)槭褂昧穗妶?bào)編碼，具有簡單、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。很快，他的電報(bào)風(fēng)靡全球。如今，莫爾斯電碼已成為現(xiàn)代電報(bào)通信的基本傳信方法。電報(bào)的發(fā)明，標(biāo)志著通訊技術(shù)發(fā)生革命性的變化。1850年，第一條跨海電纜在英吉利海峽建成，人們從此就可以瞬間與海洋對岸的親朋好友通信了。1857年，第一條跨洋電纜連接起美洲大陸和歐洲大陸。1895年，第一個無線電電報(bào)機(jī)發(fā)明，從此，世界再無孤島，千里不過瞬間。人們真真正正感受到了科學(xué)給生活帶來的巨大改變。布蘭利探測到赫茲電磁波在研究電磁波的群英中，法國物理學(xué)家布蘭利（EdouardBranly，1844-1940）第一個取得成果。布蘭利是法國巴黎天主教學(xué)院理學(xué)博士、醫(yī)學(xué)博士和物理學(xué)教授。在1888年至1890年間，他在重復(fù)進(jìn)行赫茲實(shí)驗(yàn)的時候，無意中發(fā)現(xiàn)赫茲波使一個玻璃管里的鐵屑（銅屑或鋁屑）的電阻減小了，因而電導(dǎo)率大大增加。這個“鐵屑效應(yīng)”的發(fā)現(xiàn)對他很有啟發(fā)。于是，他就根據(jù)“鐵屑效應(yīng)”的原理，來改進(jìn)赫茲的接收器?，F(xiàn)在看來，赫茲檢測電磁波的電波環(huán)確實(shí)過于簡單，它實(shí)際上只相當(dāng)于一個單匝線圈。電波環(huán)在感應(yīng)到電磁波的時候，靈敏度是很低的。因此，赫茲的實(shí)驗(yàn)只能局限在實(shí)驗(yàn)室里。布蘭利對赫茲的接收器改進(jìn)之后，制成了金屬屑檢測器。他把裝有細(xì)鐵屑的玻璃管兩頭，各裝置了一個金屬電極。在沒有電磁波的情況下，玻璃管里的鐵屑是松散的，不能導(dǎo)電；當(dāng)電磁波輻射到接收器上的時候，玻璃管里的鐵屑被磁化而粘到了一起，就能通過電流，比較好地起到檢測電波的作用。1890年11月24日，布蘭利向科學(xué)院呈送了他制作的金屬屑檢波器。當(dāng)時他稱它為“無線電導(dǎo)體”，英國人奧利弗·洛奇（OliverLodge，1851-1940）把這一裝置定名為金屬屑檢波器，這一名稱一直流傳至今。馬可尼的金屬檢波器意大利工程師古列爾莫·馬可尼（GuglielmoMarconi）對電磁學(xué)有著極強(qiáng)的興趣。1894年，也就是赫茲去世的那年，馬可尼剛滿20歲，他在電氣雜志上讀到了赫茲的實(shí)驗(yàn)和洛奇的報(bào)告。從小就喜歡擺弄線圈、電鈴的他，便一頭鉆進(jìn)了對電磁波的研究中。在他看來，既然赫茲能在幾米外測出電磁波，那么只要有足夠靈敏的電波檢測裝置——檢波器，也一定能在更遠(yuǎn)的地方檢測出電磁波。他在家中的樓上安裝了發(fā)射電磁波的裝置，樓下放置了檢波器，并讓檢波器與電鈴相接。他在樓上一接通電源，電磁波便穿過了檢波器，讓樓下的電鈴迅速響了起來。經(jīng)過多次的失敗，他終于邁出了可喜的第一步。波波夫發(fā)明無線電接收機(jī)與此同時，俄國物理學(xué)家亞歷山大·斯塔帕諾維奇·波波夫（AlexanderStepanovichPopov）也對無線電通信做出重要貢獻(xiàn)。1895年他發(fā)表了論文，并公開演示了他制作的“雷電指示器”，這實(shí)際上就是一臺無線電接收機(jī)；1896年又成功地演示了無線電電報(bào)的發(fā)送，傳播距離250m，傳送的第一個電文就是“赫茲”。他長期致力于航海的無線電通信，并在救援阿非利加號軍艦觸礁中發(fā)揮了實(shí)際作用，到1900年通信距離已達(dá)45km。橫跨大西洋無線電通信試驗(yàn)1901年12月12日，這一天，意大利工程師馬可尼在冰天雪地的加拿大收到了英國發(fā)來的莫爾斯碼“S”的三點(diǎn)信號。馬可尼說，這三點(diǎn)信號，用了六年準(zhǔn)備，花去了20萬美元。馬可尼進(jìn)行的橫越大西洋通信試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著無線電通信技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。馬可尼成功地進(jìn)行橫跨大西洋的無線電通信試驗(yàn)以后，無線電技術(shù)得到了極其迅速的發(fā)展，各種無線電收發(fā)報(bào)機(jī)大量出現(xiàn)，使各國政府部門都開始利用無線電波進(jìn)行通信。弗萊明發(fā)明真空二極管被愛迪生本人忽略的“愛迪生效應(yīng)”驚動了大洋彼岸的一位青年。1885年，30歲的英國物理學(xué)家約翰·安布羅斯·弗萊明（JohnAmbroseFleming）堅(jiān)持認(rèn)為，一定可以為熱電子真空發(fā)射找到實(shí)際用途。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，他終于發(fā)現(xiàn)，如果在真空燈泡里裝上碳絲和銅板，分別充當(dāng)陰極和屏極，則燈泡里的電子就能實(shí)現(xiàn)單向流動。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，1904年，弗萊明研制出一種能夠充當(dāng)交流電整流和無線電檢波的特殊燈泡——“熱離子管（thermionicvalve）”，就是后來人們所說的真空二極管，或者叫做“電子管”。德福雷斯特發(fā)明真空三極管1906年美國發(fā)明家德·福雷斯特（LeedeForest）制成真空三極管，具有放大與控制作用，并可用于發(fā)生高頻振蕩信號，從而代替了電火花發(fā)生器和高頻交流發(fā)電機(jī)，成為無線電技術(shù)中最基本、最關(guān)鍵的電真空器件，并為無線電技術(shù)由長波向短波發(fā)展提供了條件。1906年圣誕節(jié)前夕，美國物理學(xué)家費(fèi)森登費(fèi)森登（FessendenReginaldAubrey）利用50kHz發(fā)電機(jī)作發(fā)射機(jī)，用微音器直接串入天線實(shí)現(xiàn)調(diào)制，首次完成用無線電波從波士頓傳送語言和音樂的實(shí)驗(yàn)，使大西洋航船上的報(bào)務(wù)員能夠聽到，創(chuàng)立了現(xiàn)代意義的無線電廣播，實(shí)現(xiàn)了真空三極管的應(yīng)用，大大促進(jìn)了無線電波的發(fā)射和接收。超外差式接收機(jī)第一次世界大戰(zhàn)期間，阿姆斯特朗(ArmstrongEdwinHoward)對發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的方法產(chǎn)生興趣，當(dāng)時的做法是通過飛機(jī)的聲波來探測，阿姆斯特朗相信探測點(diǎn)火系統(tǒng)的電磁波，也許更靈敏而有效。但是由于這種波的頻率過高而不易接受，他發(fā)明了一種電路，先降低頻率然后加以放大，稱為超外差式接收器。由于其研制成功較晚，沒有在一戰(zhàn)中發(fā)揮作用（二戰(zhàn)時用于雷達(dá)），但是超外差式接收器可以用于接收任何無線電波，使用非常簡便（老式直放收音機(jī)有多個調(diào)諧回路，調(diào)諧十分復(fù)雜），使廣播收音機(jī)大大普及。同時，工程師哈特萊（Hartley）等先后改進(jìn)了振蕩電路，無線電廣播與收音機(jī)迅速發(fā)展。1919年，第一個定時播出的廣播電臺在英國建成。第一座商業(yè)廣播電臺由匹茲堡西屋電氣公司開辦的KDKA廣播電臺被公認(rèn)為世界上第一個真正實(shí)用的無線電廣播電臺。它于將近100年前誕生，每天在預(yù)定的時間里定時進(jìn)行廣播。它是第一個獲得美國聯(lián)邦政府頒發(fā)的實(shí)驗(yàn)執(zhí)照的廣播電臺。由于它在廣播方面進(jìn)行了一系列的突破，如它第一個報(bào)道體育比賽，第一個播出舞臺戲劇演出實(shí)況，因此被載入史冊。KDKA電臺的第一次廣播是在1920年11月2日，取得了驚人的成功。它播出了沃倫·哈丁擊敗詹姆·考克斯當(dāng)選為美國總統(tǒng)的消息。美國賓夕法尼亞州、俄亥俄州和西弗吉尼亞州的人們都收聽到了它廣播的消息。1926年美國建成世界上第一個全國廣播網(wǎng)。在此期間，加拿大、澳大利亞、丹麥、前蘇聯(lián)、法國、英國、德國、意大利、日本以及墨西哥也都相繼建立了無線電臺，到1930年已經(jīng)形成全球性的無線電廣播系統(tǒng)。短波通信短波通信指的是波長在100米～10米之間，頻率范圍在3MHz～30MHz的一種無線電通信技術(shù)。短波電波的基本傳播途徑有兩個：一個是地波，一個是天波。地波沿地球表面?zhèn)鞑?，其傳播距離取決于地球表面介質(zhì)特性。短波沿地面最多只能傳播幾十公里。地波傳播不需要經(jīng)常改變工作頻率，但要考慮障礙物的阻擋。天波是電波由天線發(fā)出后，經(jīng)電離層反射回地面，又由地面反射回電離層，可以多次反射，因此傳播距離很遠(yuǎn)（幾百公里至上萬公里），而且不受地面障礙物阻擋。天波是很不穩(wěn)定的。在天波傳播過程中，路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、多徑效應(yīng)、電離層衰落等因素，都會造成電磁波的弱化和畸變，影響短波通信的效果。短波通信在進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時，只需要不太大的發(fā)射功率和適中的設(shè)備費(fèi)用，并且它還具有不易摧毀的中繼系統(tǒng)──電離層，因此獲得廣泛應(yīng)用，可以傳送電話、電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)、圖像和語音廣播等信息。在衛(wèi)星通信出現(xiàn)以前，短波在軍事通信、應(yīng)急救災(zāi)、海難救援以國際通信及等方面發(fā)揮了獨(dú)特的重要作用。微波通信微波通信是使用的電磁波波長為1m至1mm，頻率為300MHz～300GHz。微波通信的主要傳播方式是視距通信。視距通信是指在發(fā)射天線和接收天線間能相互“看見”的距離內(nèi)，電波直接從發(fā)射點(diǎn)傳播到接收點(diǎn)（一般包括地面的反射波）的一種傳播方式。視距傳播的距離一般為20～50Km，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。簡單來說就像古代的驛站，人和馬跑一段時間都會出現(xiàn)疲勞，這個時候人需要吃飽喝足然后換一匹馬繼續(xù)奔跑。電波也是一樣，由于地球曲面的影響和空間傳輸損耗，每隔50千米公里左右，就需要設(shè)置一個中繼站，中繼站可以將電磁波放大后轉(zhuǎn)發(fā)而繼續(xù)傳播。這種通信方式，稱為微波中繼通信或微波接力通信。遠(yuǎn)距離微波通信干線可以經(jīng)過幾十次中繼轉(zhuǎn)發(fā)而傳至數(shù)千公里仍然保持很高的通信質(zhì)量。微波中繼站的設(shè)備包括天線、收發(fā)信機(jī)、基帶處理設(shè)備、多路復(fù)用設(shè)備以及自動控制設(shè)備和電源設(shè)備等。為了把電磁波聚集成為波束，發(fā)送至遠(yuǎn)方，一般都采用拋物面天線等定向天線，其聚焦作用可大大增加傳送距離。微波通信具有良好的抗災(zāi)性能，在風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害發(fā)生時可以保持傳播不受影響。但微波在空中傳送時，也會受到干擾，在同一個微波鏈路上，相同的方向不能使用相同的頻率，因此微波鏈路必須進(jìn)行的嚴(yán)格的頻譜規(guī)劃。由于微波沿直線傳播的特性，在電磁波傳播方向上，不能有高樓阻擋，因此城市規(guī)劃要考慮城市微波通道的規(guī)劃，使微波傳播不受高樓等障礙物的阻隔而影響通信。根據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，微波通信可分為大氣層視距地面微波通信、對流層超視距散射通信、穿過電離層和外層自由空間的衛(wèi)星通信，以及主要在自由空間中傳播的空間通信。各種廣播和電信業(yè)務(wù)的傳送，如電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、傳真和電視等也大量使用微波鏈路傳輸。超短波接力通信超短波通信利用波長10～1米，頻率相當(dāng)于30～300MHz的甚高頻段電磁波進(jìn)行通信，所以超短波通信也叫甚高頻通信。超短波通信的主要傳播方式是靠空間直射波的視距傳播。超短波電磁波在傳輸特性上與短波有很大的差別。由于頻率較高，發(fā)射的天波一般將穿透電離層，而不能被電離層反射回地面，所以超短波電磁波主要依靠空間直射波傳播（只有有限的繞射能力）。就像光線一樣，傳播距離受視距的限制，還要受高山和建筑等障礙物的影響。例如架設(shè)幾百米高的電視塔，服務(wù)半徑最大也只能達(dá)150公里。要想傳播得更遠(yuǎn)，就必須依靠中斷站轉(zhuǎn)發(fā)。超短波通信以視距傳播，比短波天波傳播方式相比具有穩(wěn)定性高，受季節(jié)變化和晝夜變化的影響小的特點(diǎn)；可使用尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、增益較高的定向天線，這樣就可使用功率較小的發(fā)射機(jī)；工作頻率較高，可用頻帶較寬，能用于多路通信；調(diào)制方式通常用采用調(diào)頻制和數(shù)字調(diào)制，可以得到較高的信噪比；通信質(zhì)量比短波好很多。優(yōu)點(diǎn)頻段寬，通信容量大；視距以外的不同網(wǎng)絡(luò)電臺可以用相同頻率工作，不會互相干擾；可以用方向性較強(qiáng)的天線，有利于抗干擾。缺點(diǎn)通信距離較近；受地形影響較大，電波通過高山、丘陵、叢林地帶和建筑物時，會被部分吸收或阻擋，使通信困難或中斷。超短波主要應(yīng)用在移動通信、保安調(diào)度、遙控遙測和應(yīng)急保障通信中空間通信空間通信是以航天器或天體為對象的無線電通信。航天器也稱為空間飛行器或宇宙飛行器，它是在地球大氣層以外的宇宙空間，按照天體力學(xué)的規(guī)律運(yùn)行的飛行器。空間通信的基本形式包括地球站和航天器之間的通信、航天器相互之間的通信和通過航天器轉(zhuǎn)發(fā)或反射電磁波進(jìn)行的地球站之間的通信。航天器包括人造地球衛(wèi)星、空間探測器、飛船、空間站和航天飛機(jī)。地球站是設(shè)置在地球表面（包括陸地、水上和大氣層中）的通信站?？臻g通信距離遠(yuǎn)，信號弱，要保證有效地通信，地球站須有靈敏度極高的接收設(shè)備?？臻g目標(biāo)是運(yùn)動的，因而在必要時接收天線應(yīng)對目標(biāo)定向連續(xù)跟蹤。航天器的無線電發(fā)射機(jī)輸出功率受到限制，地球站須使用大口徑天線和低噪聲放大器。深空通信中地面使用高增益的、指向可控的拋物面天線，最常用的天線口徑從3米到30米不等。航天器的通信設(shè)備必須重量輕、體積小、抗輻射、壽命長,能經(jīng)受沖擊和振動,而且可靠性高。一個復(fù)雜的空間通信系統(tǒng)是上述各種通信形式的組合。主要任務(wù)有：1）跟蹤定位：跟蹤測量航天器以確定其軌道或位置。2）遙測：監(jiān)測航天器的工作情況、空間環(huán)境、航天員的生理和活動情況。3）遙控：發(fā)送指令，使航天器設(shè)備執(zhí)行規(guī)定的動作。4）通信：地面人員與宇航員間的通聯(lián)，或通過航天器實(shí)行不同地球站間的通信。5）圖像：監(jiān)視航天器工作情況和宇航員的活動，觀察地球和探測深空。一個復(fù)雜的空間通信系統(tǒng)包含上述多種業(yè)務(wù)?？臻g通信使用的頻段為超長波到毫米波和激光。它的基本設(shè)備為發(fā)射和接收設(shè)備，信號和數(shù)據(jù)處理設(shè)備，信號監(jiān)測和控制設(shè)備等。要求空間通信設(shè)備能在惡劣的環(huán)境（振動、加速度、高真空、低溫、粒子輻射等）下工作，并且要體積小、重量輕、功耗小、高可靠和長壽命。對地球站設(shè)備的要求是發(fā)射功率大，接收靈敏度高，能自動捕獲跟蹤、測量和控制目標(biāo)，能快速或?qū)崟r處理信息。衛(wèi)星廣播衛(wèi)星廣播（Satellitebroadcasting）利用廣播衛(wèi)星向地面轉(zhuǎn)播電視或聲音廣播信號，供公眾直接接收的廣播方式。自從1963年7月美國發(fā)射成功世界上第1顆同步通信衛(wèi)星后，衛(wèi)星通信得到很快發(fā)展。到20世紀(jì)70年代中期，各國開始發(fā)射實(shí)驗(yàn)廣播衛(wèi)星，到80年代衛(wèi)星廣播開始進(jìn)入實(shí)用階段。衛(wèi)星廣播的接收包括個人接收和集體接收兩種：個人接收系統(tǒng)中，衛(wèi)星的發(fā)射功率較大，衛(wèi)星到達(dá)地面的電磁波較強(qiáng)，地面用直徑1米以下的小型天線和簡單的設(shè)備即可接收，這是衛(wèi)星廣播的主要形式；集體接收系統(tǒng)中，衛(wèi)星的發(fā)射功率較小，地面要用較大的天線和較復(fù)雜的設(shè)備來接收。衛(wèi)星廣播系統(tǒng)由廣播衛(wèi)星、地面接收站、上行發(fā)射站和測控站組成。衛(wèi)星廣播具有覆蓋面積大，廣播質(zhì)量高，投資和維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)。廣播衛(wèi)星屬于同步衛(wèi)星，它被發(fā)射到地球赤道上空高度為35786千米的對地靜止軌道上。衛(wèi)星運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，繞地球一周的時間恰好等于地球自轉(zhuǎn)的周期23小時56分4秒。從地面看，衛(wèi)星好象停留在赤道上空某一經(jīng)度位置上靜止不動，所以地面可以用固定的定向天線接收衛(wèi)星廣播,不必使用復(fù)雜的跟蹤系統(tǒng)。如果在赤道上空的同步軌道上每隔120°放置一個廣播衛(wèi)星，就能進(jìn)行全球通信和實(shí)現(xiàn)全球廣播。衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的包括上行發(fā)射和測控站、衛(wèi)星、地面接收網(wǎng)三大部分。上行發(fā)射站和測控站上行發(fā)射站的任務(wù)是把電視和音頻廣播節(jié)目傳送給衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器，同時也接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回地面的廣播節(jié)目，以監(jiān)視節(jié)目質(zhì)量。上行站可以是一座或多座站，上行站可以是固定的，也可以是移動車載型的。測控站通常與主要的上行站設(shè)在一起，對衛(wèi)星的軌道位置進(jìn)行跟蹤測定，對衛(wèi)星上各種設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行遙測。經(jīng)處理后，發(fā)出遙控指令，使衛(wèi)星保持一定的軌道定位精度和天線指向精度，對衛(wèi)星進(jìn)行其它必要的操作，以保持衛(wèi)星正常工作。衛(wèi)星衛(wèi)星是衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的核心，其主要功能是轉(zhuǎn)發(fā)上行發(fā)射站發(fā)送來的廣播電視節(jié)目信號。衛(wèi)星的星載設(shè)備主要包括廣播通信轉(zhuǎn)發(fā)器、天線、電源、遙控遙測和姿態(tài)控制系統(tǒng)等。轉(zhuǎn)發(fā)器的任務(wù)是把上行站送來的信號進(jìn)行變頻和處理，將接收頻率(也稱上行頻率)的信號變換成發(fā)射頻率(也稱下行頻率)的信號，經(jīng)過放大處理后，通過定向發(fā)射天線向地面發(fā)射。地面接收網(wǎng)地面接收網(wǎng)是衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的用戶環(huán)節(jié)，由衛(wèi)星廣播服務(wù)區(qū)內(nèi)的集體接收站和成千上萬的家庭個人接收機(jī)所組成。衛(wèi)星地面接收分為個人接收和集體接收這兩種方式。蜂窩通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)或移動網(wǎng)絡(luò)(Cellularnetwork)是一種移動通信硬件架構(gòu)，把移動電話的服務(wù)區(qū)分成一個個正六邊形的小子區(qū)，每個小區(qū)設(shè)置一個基站，形成了形狀如“蜂窩”的結(jié)構(gòu)，因此把這種移動通信方式稱為蜂窩移動通信。蜂窩網(wǎng)絡(luò)又分為模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，主要區(qū)別在于信息的傳輸方式。無線電波-概況在平靜水面上投入一塊石子，可以引起水波，水波以投入點(diǎn)為中心，向四周傳播，水波的振動需要有一個振源而生。由此，我們比較無線電波的傳播，它是一種由電磁振蕩（如雷達(dá)、電臺、X光機(jī)等）而引起的電場與磁場的波動，和水波在水面波動極其相似，電場與磁場在空間也是以波動形式傳播的，這種大小隨時間變化而傳播的電場和磁場，我們稱之為電磁波。電磁波在真空中的傳播速度為光速，即每秒鐘約30萬公里。電磁輻射可以按照頻率來分類，從低頻率到高頻率，主要包括無線電波、微波、毫米波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。我們?nèi)搜劭山邮盏降碾姶泡椛?，波長大約在380至780nm之間，這種電磁波又稱為可見光。自然界的物質(zhì)中只要是它本身溫度大于絕對零度，除了暗物質(zhì)以外，都可以發(fā)射電磁輻射，但是世界上并不存在本身溫度等于或低于絕對零度的物體，因此，我們周邊所有的物體時刻都在進(jìn)行電磁輻射。盡管這樣，人類只能看到處于可見光頻域以內(nèi)的電磁波，對于其它不同的生物，它們對電磁波的感知能力也是不同的。人類利用無線電通信技術(shù)是從對電磁波的認(rèn)識開始的。當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體時，導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生磁場；導(dǎo)體和磁力線發(fā)生相對切割運(yùn)動時導(dǎo)體內(nèi)會感生電流，這就是電磁感應(yīng)。當(dāng)流經(jīng)導(dǎo)體的電流大小和方向以很快的速度變化，導(dǎo)體周圍磁場大小方向也隨之變化。變化的磁場在其周圍又感生出同樣變化著的電場，而這電場又會再次感生出新的磁場……這種迅速向四周擴(kuò)散的交替變化著的電場和磁場的總和就是電磁波，其電場或磁場每秒鐘內(nèi)周期變化的次數(shù)就是電磁波的頻率，基本單位是赫茲（Hz）。人們進(jìn)而發(fā)現(xiàn)，各種可見光、各種射線和上面所說的電磁波具有同樣的性質(zhì)，都是電磁波，只不過各自有著不同的頻率。于是，人們把頻率在3THz以下，不通過線纜或人工波導(dǎo)等傳輸媒介，在空間輻射傳播的電磁波定義為無線電波。無線電波和其它電磁波一樣，在空間傳播速度是每秒30萬公里。波速和頻率的比值稱為波長，單位米（m）。人們發(fā)現(xiàn)，在無線電波到達(dá)之處，導(dǎo)體又能從中感生出電流，而這個電流的大小、方向的變化規(guī)律和起初產(chǎn)生電磁場的電流的變化規(guī)律完全一致。也就是說，無線電波可以使信息（即初始電流某種變化規(guī)律）通過空間傳播實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞，這就是無線電通信無線電波-頻率無線電頻率和波段表說明：頻率基本單位為赫茲（Hz），簡稱赫。1000赫等于1千赫（kHz）；1000千赫等于1兆赫（MHz）；1000兆赫等于1吉赫（GHz）。無線電波-傳播方式地波沿地球表面附近的空間傳播的無線電波叫地波。地波又可分為長波、中波和中短波、短波、微波等。地波傳播不受晝夜變化的影響，因而傳播比較穩(wěn)定，而且能夠沿著彎曲的地球表面達(dá)到地平線以外的地方，所以長波、中波和中短波常用來進(jìn)行無線電廣播。地面上有高低起伏的山坡和建筑等障礙物，根據(jù)波的衍射特性，當(dāng)波長大于或相當(dāng)于障礙物的尺寸時，波才能明顯地繞到障礙物的后面。與地面上一般的障礙物的尺寸相比，長波可以很好地繞過它們。中波和中短波也能較好地繞過，短波和微波由于波長過短，繞過障礙物的本領(lǐng)就比較差了。地球是個良導(dǎo)體，地球表面會因地波的傳播引起感生電流，因而地波在傳播過程中有能量損失。頻率越高，損失的能量越多。所以無論從衍射還是從能量損失的角度看，長波、中波和中短波沿地球表面可以傳播較遠(yuǎn)的距離，而短波和微波則不能。由于地波在傳播過程中不斷損失能量，而且頻率越高(波長越短)能量損失越大，因此中波和中短波的傳播距離不大，一般在一千公里的范圍內(nèi)，收音機(jī)一般只能在這兩個波段收聽到本地或鄰近地區(qū)的電臺。長波沿地球表面?zhèn)鞑サ木嚯x要遠(yuǎn)得多，但發(fā)射長波的設(shè)備龐大，特別是天線占地很大，所以長波很少用于無線電廣播，多用于超遠(yuǎn)程無線電通信和導(dǎo)航等。天波依靠電離層的反射來傳播的無線電波叫做天波。地球被厚厚的大氣層包圍著，在地面上空50千米到幾百千米的范圍內(nèi)，大氣中一部分氣體分子由于受到太陽光的照射而丟失電子，發(fā)生電離，產(chǎn)生帶正電的離子和帶負(fù)電的自由電子，這層大氣叫做電離層。電離層對于不同波長的電磁波表現(xiàn)出不同的特性。實(shí)驗(yàn)證明，波長短于10米的微波能夠穿過電離層，波長超過3000米的長波，幾乎會被電離層全部吸收。對于中波、中短波、短波來說，波長越短，電離層對它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最適宜以天波的形式傳播，它可以被電離層反射到幾千公里以外。但是，電離層并不穩(wěn)定，白天受太陽光照射時電離程度較高，夜晚電離程度較低，因此夜間它對中波和中短波的吸收減弱，這時中波和中短波也能以天波的形式傳播。收音機(jī)在夜晚能夠收聽到許多遠(yuǎn)地的中波或中短波電臺，就是這個原因?？臻g波當(dāng)發(fā)射和接收天線架設(shè)得較高的時候，在視線范圍內(nèi)，電磁波直接從發(fā)射天線傳播到接收天線，以及經(jīng)地面反射而到達(dá)接收天線，所以接收天線處的場強(qiáng)是直射波和反射波的合成場強(qiáng)，直射波不受地面影響，地面反射波要經(jīng)過地面的反射，因此要受到反射點(diǎn)地質(zhì)條件和地物的影響。當(dāng)空間波在大氣的底層傳播時，傳播的距離受到地球曲率的影響。接收和發(fā)射天線之間的最大距離被限制在視線范圍內(nèi)，要擴(kuò)大通信距離，就必須增加天線高度。一般地說，視線距離為50公里左右?？臻g波除了受地面的影響以外，還受到低空大氣層即對流層的影響。移動通信中，電波主要以空間波的形式傳播。類似的應(yīng)用還有微波中繼通信。散射波大氣的對流層中，除了有規(guī)則的片狀或?qū)訝顨饬魍?，還存在有不規(guī)則的層狀氣流，這類似于水流中漩渦的不均勻體。與此類似，在電離層中也存在電子密度的不均勻性。當(dāng)天線輻射出去的電磁波投射到這些不均勻體的時候，類似于光的散射和反射現(xiàn)象，電磁波發(fā)生散射或反射，一部分能量傳播到接收點(diǎn)，這種傳播稱為散射傳播。這種通信方式的通信距離可達(dá)300－800公里，適用于無法建立微波中繼站的地區(qū)，例如用于海島之間和跨越湖泊，沙漠，雪山等地區(qū)的通信。但是，由于散射信號相當(dāng)微弱，所以散射傳播接收點(diǎn)的接收信號也相當(dāng)微弱，即傳播損耗很大，這樣，散射通信必須采用大功率發(fā)射機(jī)、高增益天線和高靈敏度接收機(jī)，現(xiàn)在也采用數(shù)字信號處理的方法來提高接收能力。外球?qū)觽鞑ル姶挪ㄓ傻孛姘l(fā)出（或返回），穿過低空大氣層和電離層而到達(dá)外層空間的傳播，如衛(wèi)星通信，宇宙探測等均屬于使用外球?qū)觽鞑?。由于電磁波傳播的距離很遠(yuǎn)，且主要是在大氣以外的宇宙空間內(nèi)進(jìn)行傳播，而宇宙空間近似于真空狀態(tài)，因而電磁波在其中傳播時，它的傳輸特性比較穩(wěn)定。我們可以把電磁波穿過電離層外面的空間傳播，基本上當(dāng)作在自由空間中的傳播來研究。至于電磁波在大氣層中傳播所受到的影響，可以在這基礎(chǔ)上加以修正。無線電信號傳輸電信號傳輸系統(tǒng)由發(fā)信、收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成無線電信號傳輸系統(tǒng)由發(fā)信、收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成。任何一種通信，都是把消息從一地傳到另一地。因而，所有的通信系統(tǒng)都可以用下圖加以概括。發(fā)送末端和發(fā)射機(jī)共同組成發(fā)信部分，發(fā)信部分的作用，是把各種消息變換成相應(yīng)的原始電信號（又叫基帶信號），為了使這種原始電信號適合在信道中傳輸，由發(fā)射機(jī)對原始電信號進(jìn)行某種變換（調(diào)制），變?yōu)楦哳l已調(diào)信號（又叫頻帶信號），再送入信道。在接收端，接收機(jī)的作用與發(fā)射機(jī)相反，它從接受到的高頻已調(diào)信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號（解調(diào)）。再由接收末端設(shè)備將其變換成相應(yīng)的消息。通常把送話器/受話器、電傳打字機(jī)、傳真機(jī)等直接由用戶掌握使用的設(shè)備，稱為終端機(jī)（發(fā)送末端/接收末端）；把載波機(jī)、載報(bào)機(jī)、無線電收發(fā)信機(jī)等直接與信道相連的設(shè)備，稱為發(fā)射機(jī)/接收機(jī)。傳輸媒質(zhì)也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送端和接收端之間的物理通路。信道是指與信道機(jī)相連的通信線路或無線電路，例如，載波機(jī)的信道是架空明線或電纜；短波無線電臺的信道是包括電離層在內(nèi)的大氣層空間；超短波無線電臺的信道通常是指視距范圍內(nèi)的空間。在無線電通信中，信道又叫做波道或頻道，常常作為一個通信系統(tǒng)工作頻率的同義語。如某電臺擁有可供使用的若干個頻率點(diǎn)，就稱為該電臺能提供若干個信道，單工同頻工作時，一個信道就占用一個頻率點(diǎn)；如果是單工異頻工作或雙工，半雙工工作，則因收、發(fā)頻率不同，一個信道就要占用兩個頻率點(diǎn)。無線電傳輸媒介地球被大氣包圍著，包圍地球的大氣圈也稱為“大氣層”。以地面為界，越向上空氣密度越小，最后進(jìn)入星際空間的空氣極其稀薄。人類生活在大氣海洋的最底層。大氣圈在垂直方向上因物理、化學(xué)特性的差異可分為若干層次。如以溫度隨高度分布的特征，在垂直方向上可分為：對流層、平流層、中間層、熱層和外大氣層。如按大氣層電離狀況，可把大氣分為電離層和非電離層。大氣圈質(zhì)量的99.9%集中在50km以下的大氣層里。在大氣層的不同高度，無線電波傳播方式是不一樣的。對流層和電離層是電波傳播的主要區(qū)域，絕大多數(shù)的電波反射和折射都是發(fā)生在這兩個區(qū)域內(nèi)。地表層地球表層由巖土圈、大氣圈、水圈、生物圈和人類圈構(gòu)成地表自然社會綜合體，是人類與自然相互作用的復(fù)合物質(zhì)系統(tǒng)，是地球圈層結(jié)構(gòu)中的特定部分，其與周圍的地球圈層其他部分存在物質(zhì)和能量交換關(guān)系，形成一個開放的復(fù)雜次級巨系統(tǒng)。對某些波長的電磁波來說，地球本身就是一個障礙物。當(dāng)接收天線距離發(fā)射天線較遠(yuǎn)時，地面像一個圓拱將兩者隔開。那些直線傳播的電磁波就過不去了。只有某些波長的電磁波能夠沿著地球拱起的部分傳播出去，這種沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姶挪ň徒械夭?，也叫表面波。電離層電離層的高度從距地面80km一直延伸到約幾百千米的高度，太陽輻射使這個高度的部分氣體分子電離成自由電子和正離子，所以這個區(qū)域叫做電離層。無線電波射入電離層會會產(chǎn)生折射、反射和散射現(xiàn)象。電離層從低到高依次是D層、E層和F層，白天太陽輻射使F層分離為F1、F2兩層。電離層對短波傳播具有重要的影響。注意：白天、黑夜電離層是不一樣的（夜晚D層消失，F(xiàn)1、F2合為一層）高度最低的D層距離地面50~100km，D層白天出現(xiàn)，夜晚消失。D層的電子密度不足以反射短波，不過電波在通過D層時，將遭受嚴(yán)重的衰減。E層出現(xiàn)在距地面100~150km的高度，和D層一樣，E層出現(xiàn)在太陽升起的時候，太陽落山后，E層對短波傳播已不起作用。F層距地面約150km至超過500km的高度，對于短波傳播，F(xiàn)層是最重要的。在通常情況下，短波遠(yuǎn)距離通信都是通過F層的反射完成的。電離層一般不能反射頻率為30MHz以上的無線電波，甚高頻/特高頻頻段的無線電波通常穿過電離層而無法反射回地面。只有電離層中出現(xiàn)較強(qiáng)的偶發(fā)E層時，甚高頻電波才有可能被反射。對流層對流層的高度從地面向上延伸至約10km，對無線電波傳播產(chǎn)生影響的通常是2km以下的大氣層。甚高頻/特高頻頻段的無線電波通常在對流層中傳播的距離近得多，不能像經(jīng)電離層反射那樣傳播得很遠(yuǎn)。由于大氣的折射，電波在對流層中傳播時路徑會發(fā)生彎曲。在一些特定的氣候條件下，某個地區(qū)能形成一條傳播甚高頻/特高頻電波的通道，電波沿著這個通道可以傳播到很遠(yuǎn)的地方，這種現(xiàn)象通常稱為“大氣波導(dǎo)”。無線電信號發(fā)送一套完整的無線電發(fā)送設(shè)備，應(yīng)該包括以下幾個組成部分：末端設(shè)備、發(fā)射機(jī)、天線及饋線設(shè)備、電源設(shè)備。末端設(shè)備其作用是將要傳送的信息，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的原始電信號。話音無線電發(fā)送設(shè)備的末端設(shè)備就是送話器，或叫話筒，它將話音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的語音電流。發(fā)射機(jī)是發(fā)送設(shè)備的主體，其作用是將原始電信號進(jìn)行某種變換，使其適于在無線電信道中傳播，并賦予以足夠的功率，使其能傳播較遠(yuǎn)的距離。天線及饋線設(shè)備其作用是將攜帶有信息的高頻電能轉(zhuǎn)換成高頻電磁波向空間輻射。電源設(shè)備供給各部分所需要的電能，如干電池、蓄電池或通過整流穩(wěn)壓設(shè)備將交流電源轉(zhuǎn)換成電臺所需要的直流電源。對于小型移動電臺特別是手持機(jī)來說，上述各組成部分包括接收部分常常是合為一體的。其天線通常用鞭狀天線，直接和發(fā)、收信機(jī)相連；電源通常用鎳鉻密封蓄電池，裝在發(fā)、收信機(jī)的底部；末端設(shè)備就是送受話器。因而，我們對發(fā)射設(shè)備或接收設(shè)備主要討論它的主體即發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的功能、組成及各部分的作用。發(fā)送設(shè)備的任務(wù)我們不能把話音電流直接送入無線電信道進(jìn)行傳輸，這是因?yàn)樵捯綦娏鞯念l率太低，或者說波長太長，要使天線能有效地輻射電磁波，天線必須是開放的導(dǎo)體，而且其尺寸要能與工作波長相比擬，例如波長的四分之一。而話音頻譜的波長是1000公里到100公里，架設(shè)如此龐大的天線設(shè)備是不可想象的。同時，每個人講話的頻譜基本上是相同的，接收時又如何區(qū)分呢？因而需要對話音電流進(jìn)行某種變換，才能送入無線電信道，這種變換，叫做調(diào)制，就是用話音電流去控制高頻振蕩的某一參數(shù)（振幅、頻率或相位），使其隨話音電流的瞬時值而變化。我們把要發(fā)送的話音信號，稱為音頻調(diào)制信號，或簡稱調(diào)制信號，把已受調(diào)制即“記載”有調(diào)制信號的信息的高頻振蕩稱為高頻已調(diào)信號，又叫頻帶信號，接受調(diào)制前的高頻振蕩稱為載頻或載波。多部發(fā)射機(jī)同時工作時，只要各自調(diào)制時選用的載頻頻率不同或調(diào)制方式不同，它們就會各行其道，互不干擾。這樣，我們可以把傳送一路模擬話音的無線電發(fā)送設(shè)備的任務(wù)概括為三大轉(zhuǎn)換，即：1）通過送話器把話音轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的話音電流，即將聲能變?yōu)殡娔埽?）通過調(diào)制器把話音電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的高頻已調(diào)信號，即將低頻電能變?yōu)楦哳l電能；3）通過發(fā)射天線把已調(diào)高頻信號轉(zhuǎn)換為高頻電磁波向空間輻射，即將高頻電能變?yōu)殡姶拍?。無線電信號接收與無線電發(fā)送設(shè)備相似，一套完整的無線電接收設(shè)備應(yīng)包括：接收天線、接收機(jī)、電源及末端設(shè)備等部分。小型移動電臺的接收天線通常是發(fā)射機(jī)共用的，通過收發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)換或者通過天線雙工器共用一副天線。接收設(shè)備的電源消耗一般比發(fā)送設(shè)備小，也多是收發(fā)共用的。接收末端設(shè)備，對于無線電話機(jī)來說，則是耳機(jī)或揚(yáng)聲器。接收設(shè)備的任務(wù)是發(fā)送設(shè)備的逆變換，即由接收天線把空間的電磁波轉(zhuǎn)換成高頻感應(yīng)電勢，接收機(jī)經(jīng)過選擇和放大，把所需要的高頻信號解調(diào)為音頻信號，末端設(shè)備則將音頻信號轉(zhuǎn)換為聲音。接收機(jī)的基本功能接收機(jī)是接收設(shè)備的主體，要完成接收任務(wù)，它必須進(jìn)行以下幾項(xiàng)工作：一是選擇，就是從接收天線輸入的許多高頻信號中，選取所需要的信號。為此，接收機(jī)中設(shè)有許多選頻濾波裝置，選取所需的信號，抑制所需信號頻帶以外的各種干擾和噪聲。二是放大，就是將輸入的微弱信號進(jìn)行充分放大，以保證解調(diào)時的必要輸入電平，并給末端設(shè)備提供足夠的音頻電壓和功率。三是解調(diào)，就是從已調(diào)高頻信號中恢復(fù)原先調(diào)制的音頻信號。以上三項(xiàng)，是接收機(jī)必須具有的最基本功能，所以各種接收機(jī)都少不了選擇、放大、及解調(diào)裝置。實(shí)際上，接收機(jī)的組成要比上述復(fù)雜得多，其中最主要的是為了有利于對所需信號的選擇和放大，在解調(diào)前，加有一級或多級變頻裝置，把信號載頻逐次降低。此外，還有許多附加電路，用以抑制干擾和噪聲輸出，穩(wěn)定工作頻率，自動調(diào)整增益，以確保良好的接收效果。無線電技術(shù)應(yīng)用近年來，國際電信聯(lián)盟劃分的43種無線電通信業(yè)務(wù)，已在我國通信、廣電、鐵路、交通、航空、航天、氣象、漁業(yè)、科研等行業(yè)和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有力地推動了經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的進(jìn)程。廣播電視廣播電視行業(yè)借助無線電技術(shù)傳播信息，豐富人類的文化生活。經(jīng)過近百年的發(fā)展，無線電廣播由最初的長波語音廣播向短波、中波、調(diào)頻廣播、地面電視廣播、衛(wèi)星電視廣播全面發(fā)展。移動通信從公眾移動通信（包括2G、3G、4G）、集群通信到寬帶無線接入、短距離無線電通信和衛(wèi)星移動通信等，目前，我國移動電話用戶數(shù)已超過11億，中國已成為全球移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最大和用戶數(shù)量最多的國家，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航衛(wèi)星、地面測控站和用戶定位終端設(shè)備三個部分組成。1）導(dǎo)航衛(wèi)星：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間部分，由多顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成空間導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)。2）地面測控站：跟蹤、測量和預(yù)報(bào)衛(wèi)星軌道并對衛(wèi)星運(yùn)行進(jìn)行管理，通常包括遙控遙測站、數(shù)據(jù)中心、注入站及時間統(tǒng)一系統(tǒng)等部分。測控站用于跟蹤和測量衛(wèi)星的位置坐標(biāo)，接收衛(wèi)星發(fā)來的遙測數(shù)據(jù)，以供地面監(jiān)視和分析衛(wèi)星的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)中心根據(jù)這些信息計(jì)算衛(wèi)星的軌道，預(yù)報(bào)下一段時間內(nèi)的軌道參數(shù)，確定需要傳輸給衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，并由注入站向衛(wèi)星發(fā)送信息。3）用戶定位終端設(shè)備：通常由接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理器和顯示器等組成。它接收衛(wèi)星發(fā)來的微弱信號,從中解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)和定時信息等,同時測出導(dǎo)航參數(shù)（距離、距離差和距離變化率等），再由數(shù)據(jù)處理器算出用戶的位置坐標(biāo)和速度矢量分量。用戶定位終端設(shè)備分為船載、機(jī)載、車載和個人設(shè)備等多種型式。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)，被認(rèn)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，現(xiàn)已被全社會和產(chǎn)業(yè)界熱切關(guān)注，以無線電通信技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的重要趨勢，成為人類社會邁向更加高效、智能的信息社會的一大特征。物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999年提出的，它主要的用途是就是把所有物品通過射頻識別（RFID）、紅外傳輸、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是利用無線電識別(RFID)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動識別和信息的共享。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲著規(guī)范而通用的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動采集并傳送到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品的識別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在廣闊的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對物品的“透明”管理。航空在航空領(lǐng)域，無線電技術(shù)在航空導(dǎo)航、通信、監(jiān)視和象等方面發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用。航空無線電導(dǎo)航為飛機(jī)提供準(zhǔn)確的方位、距離和位置信息；航空無線電通信能實(shí)現(xiàn)機(jī)場場內(nèi)調(diào)度指揮、地空聯(lián)絡(luò)等空中交通管制；航空無線電監(jiān)視能準(zhǔn)確了解飛機(jī)的位置、速度等重要數(shù)據(jù)；航空氣象系統(tǒng)承擔(dān)著機(jī)場及航線的氣象服務(wù)任務(wù)，為飛行提供安全保障。航天在航天領(lǐng)域，無線電技術(shù)支撐著遙控、遙測、遙感、超遠(yuǎn)程信息傳遞等關(guān)鍵應(yīng)用。航海無線電技術(shù)在船岸通信、雷達(dá)導(dǎo)航、全球定位等方面得到了廣泛應(yīng)用，有效確保了航海安全。實(shí)際上，無線電技術(shù)從其誕生起，就被最早、最廣泛地應(yīng)用于航海通信和船岸之間的通信。氣象探測無線電探空儀與氣象站、氣象雷達(dá)站、氣象衛(wèi)星等形成綜合氣象監(jiān)測業(yè)務(wù)體系，可以監(jiān)測全球天氣變化、氣候變化、環(huán)境變化、水資源變化以及預(yù)報(bào)災(zāi)害的發(fā)生，監(jiān)測災(zāi)害的發(fā)展等情況。安全保障在重大體育賽事和重大活動中，無線電技術(shù)在指揮調(diào)度、安全保障等方面得到廣泛應(yīng)用，扮演著重要的角色。在四川汶川地震等公共應(yīng)急突發(fā)事件中，業(yè)余無線電、短波通信、應(yīng)急通信等成為連接災(zāi)區(qū)與外界的橋梁和紐帶。在公共安全領(lǐng)域，無線視頻監(jiān)控、應(yīng)急通信等技術(shù)的應(yīng)用，成為政府部門應(yīng)對突發(fā)事件、維護(hù)社會穩(wěn)定的有效手段。射電天文射電天文學(xué)以無線電接收技術(shù)為觀測手段，觀測的對象從近處的太陽系天體到銀河系中的各種對象，直到極其遙遠(yuǎn)的銀河系以外的目標(biāo)，遍及所有天體。射電天文無線電技術(shù)，到二十世紀(jì)四十年代才真正開始發(fā)展。對于歷史悠久的天文學(xué)而言，射電天文使用無線電技術(shù)這種嶄新的手段，為天文學(xué)開拓了新的園地。國防近年來，戰(zhàn)爭形態(tài)由原來的機(jī)械化向信息化演變的速度越來越快。軍事通信、指揮、預(yù)警、偵察、導(dǎo)航和武器制導(dǎo)等系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，無不依賴于對無線電頻譜資源的安全使用，制電磁權(quán)已經(jīng)被提到與制海權(quán)、制空權(quán)同等的高度。如今，有效利用無線電頻譜資源和有效管控電磁環(huán)境的能力，已成為建設(shè)信息化軍隊(duì)、打贏信息化戰(zhàn)爭的重要因素。調(diào)制解調(diào)無線電信號的發(fā)送和接收的主要環(huán)節(jié)是調(diào)制和解調(diào)。調(diào)制把低頻信號疊加到頻率較高的載波上的過程，稱為調(diào)制。也就是說，調(diào)制是用有用信號對高頻載波進(jìn)行加工改造的過程。調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈沖調(diào)制等多種方式。使載波的振幅按照調(diào)制信號幅度改變的調(diào)制方式叫調(diào)幅，用AM表示。經(jīng)過調(diào)幅的無線電波，叫調(diào)幅波。調(diào)幅通信的優(yōu)點(diǎn)是電波傳播較遠(yuǎn)，調(diào)制和解調(diào)過程比較簡單。它的缺點(diǎn)是抗干擾性能差，信號的保真度較低（如聲音質(zhì)量較差）。使載波頻率按照調(diào)制信號的幅度而改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻，常用FM表示。經(jīng)過調(diào)頻的無線電波，叫調(diào)頻波。調(diào)頻通信的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強(qiáng)和信號的保真度高。缺點(diǎn)是通信距離近，大部分無繩電話機(jī)，都采用調(diào)頻方式進(jìn)行調(diào)制。解調(diào)把音頻信號（或有用信號）從高頻調(diào)制信號中分離出來的過程，叫解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。電路基本定律-歐姆定律在電源和電阻相連接的電路中，當(dāng)電阻R一定的情況下，電壓E越高，電流I越強(qiáng)。而且，在電壓E一定的情況下，電阻R越大，電流I越弱。也就是說，電路中的電流I和電壓E成正比，而電流I與電阻R成反比。這被稱為“歐姆定律”，是由德國的物理學(xué)家喬治·西蒙·歐姆（GeorgSimonOhm）于1826年發(fā)現(xiàn)的。歐姆定律是電路的基本定律。在電路中，電流用I，電壓用E或者V，電阻用R來表示。歐姆定律可用以下公式表示：I=E/RE=I*RR=E/I電源的電壓和電阻的電壓在電路中，能流出電流的電源電壓被稱為電動勢E。由于電動勢的作用而送出的電流在遇到電阻時，電阻上會受到由電流I電阻R的電壓（歐姆定律）。這個在電阻處產(chǎn)生的電壓稱為“電壓降”。在只有一個電阻連接到電源的簡單電路上，電源的電壓（電動勢）和遇到電阻產(chǎn)生的電壓（電壓降）是一樣的。除此之外，事實(shí)上電路中的導(dǎo)線也是有電阻作用的。導(dǎo)線越粗阻力越小，由于其阻力非常小，一般都認(rèn)為導(dǎo)線的電阻為0。電路基本定律-霍爾基夫電流定律基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節(jié)點(diǎn)處各支路電流之間關(guān)系的定律，基爾霍夫電流定律指出：所有進(jìn)入某節(jié)點(diǎn)的電流的總和等于所有離開這節(jié)點(diǎn)的電流的總和。為了方便理解，我們用河流來打比方，在兩條河流交匯的地方，交匯后的水量（河流C）和未交匯之前兩條河流的水量（河流A+河流B）之和是一樣的。根據(jù)基爾霍夫電流定律，如果Ia和Ib是流入的電流，Ic是流出的電流，那么可以得到Ia+Ib=Ic,即流入的電流之和等于流出的電流。電路基本定律-霍爾基夫電壓定律基爾霍夫電壓定律是確定電路中任意回路內(nèi)各電壓之間關(guān)系的定律，它指出：沿著閉合回路所有元件兩端的電勢差（電壓）的代數(shù)和等于零。我們先來理解什么是回路，簡單來說一個回路就是一個接通的電路，電流從這個接通電路的正極出發(fā)，流經(jīng)電路上的所有器件，最后回到負(fù)極，就形成了一個閉合回路。如下圖，電流從電源正極出發(fā)，分別經(jīng)過R1和R2，最后回到電源負(fù)極。從圖中可以看出，電阻R1的壓降U1和電阻R2的壓降U2沿回路的極性與電源電壓U0的極性正好相反，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可以知道U0+U1+U2=0。正弦交流電大小和方向隨時間作有規(guī)律變化的電壓和電流稱為交流電，又稱交變電流。正弦交流電是隨時間按照正弦函數(shù)規(guī)律變化的電壓和電流。由于交流電的大小和方向都是隨時間不斷變化的，每一瞬間的電壓（電動勢）和電流的數(shù)值都不相同，所以在分析和計(jì)算交流電路時，必須標(biāo)明它的正方向。周期和頻率正弦波在經(jīng)過一定的變化又回到原來的狀態(tài)時所需要的時間稱為周期，1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做頻率。正弦交流電中，正向的波峰和負(fù)向的波峰會反復(fù)出現(xiàn)，從正向的波峰到負(fù)向的波峰再回到正向的波峰狀態(tài)所需要花費(fèi)的時間叫做“周期”。周期的符號是T，單位是秒（S）。在1秒內(nèi)重復(fù)的周期數(shù)叫做“頻率”。頻率的符號是f，單位是赫茲（Hz）。如果重復(fù)1個循環(huán)需要花費(fèi)0.2秒，則其周期是0.2秒。1秒內(nèi)重復(fù)5個循環(huán)的頻率是5赫茲。頻率f和周期T的關(guān)系可用以下公式描述：f=1/T相位不同交流電之間變化的時間差叫做相位差（相位角），用角度（rad）來表示。瞬時值、最大值和有效值要了解正弦交流電的瞬時值、最大值和有效值，我們先來看看正弦交流電電動勢波形圖，如上圖所示。這個波形圖還可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為：公式中：Em表示為最大值、ω為電角度、e為瞬時值、t表示時間。由上述公式可見，交流電的大小是隨著時間變化而變化的，瞬時值（某一瞬間）的大小在零和正負(fù)峰值之間變化，最大值也僅是一瞬間數(shù)值，不能反映交流電的做工能力。于是便引入有效值的概念，定義為：如果交流電和直流電分別通過同一電阻，兩者在相同的時間內(nèi)所消耗的電能相等（或所產(chǎn)生的焦耳熱相同），則此直流電的數(shù)值就叫做交流電有效值的數(shù)值。業(yè)余無線電開端1865年英國物理學(xué)家麥克斯韋建立了電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在。1888年德國物理學(xué)家赫茲在離他的實(shí)驗(yàn)裝置幾米外測出電磁波，實(shí)驗(yàn)清楚地表明了不可見的可以傳播的電磁波是存在的。1894年，意大利電氣工程師馬可尼在他家中的樓上安裝了發(fā)射電波的火花放電裝置，樓下放置了接收檢波器，檢波器與電鈴相接。當(dāng)他在樓上接通火花放電裝置的電源，樓下的電鈴就響了起來。1895年，21歲的工程師馬可尼在意大利波倫亞他父母的別墅樓上與1.7公里遠(yuǎn)的附近山丘之間成功進(jìn)行了電報(bào)通信實(shí)驗(yàn)，使無線電通信成為現(xiàn)實(shí)。一年后即1896年，俄國科學(xué)家波波夫在彼得堡大學(xué)兩幢相距250米的大樓之間表演了無線電通信，他和助手進(jìn)行了一次正式的無線電傳遞莫爾斯電碼的表演。經(jīng)過不斷摸索，1901年12月馬可尼成功地實(shí)現(xiàn)了電波橫跨大西洋(3200km)的實(shí)驗(yàn)，使無線電通信技術(shù)達(dá)到實(shí)用階段。無線電通信技術(shù)的誕生大大縮短了人們之間的距離。同時，也產(chǎn)生了這樣的一個人群，他們喜歡各種與無線電相關(guān)的技術(shù)研究，愛好利用無線電設(shè)備來進(jìn)行相互通信，這就是最早的業(yè)余無線電愛好者。先驅(qū)們的行動激勵了世界各地越來越多工程師的探索和研究的興趣，愛好者的隊(duì)伍日益壯大。澳大利亞、英國和美國分別于1910、1913、1914年先后成立了業(yè)余無線電愛好者組織。商業(yè)和政府對無線電通信需求大量增加，無線電通信相互干擾的問題時有出現(xiàn)，需要政府以法令與規(guī)則加以規(guī)劃和管理，以保障無線電通信業(yè)務(wù)的有效開展。業(yè)余無線電愛好者的實(shí)驗(yàn)被限制在特定的頻段內(nèi)，1912年美國政府開始頒發(fā)業(yè)余無線電執(zhí)照，業(yè)余無線電活動逐漸為社會所接受。在當(dāng)時，無線電工程師們普遍認(rèn)為波長愈長愈可作遠(yuǎn)距離通信，波長200米以下的短波頻段被視為毫無用處的波段。愛好者們被限制之后，不得不轉(zhuǎn)到利用這個被認(rèn)為無用的短波波段來進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信實(shí)驗(yàn)。1923年初，美國的業(yè)余無線電愛好者在波長90米以下的通信獲得成功，1923年11月與遠(yuǎn)在法國的業(yè)余無線電愛好者在100米和110米進(jìn)行了幾個小時的無線電報(bào)聯(lián)絡(luò)，完成了橫跨大西洋的雙向無線電通信。業(yè)余無線電家們的實(shí)驗(yàn)證明，曾被認(rèn)為無用而丟棄的短波頻段，是比長波更為有效的遠(yuǎn)距離通信波段，他們還發(fā)現(xiàn)波長越短通信距離越遠(yuǎn)，所以短波可以使用更小的功率發(fā)射，只需要幾瓦的功率和很小的天線就能實(shí)現(xiàn)全球通信。業(yè)余無線電愛好者的這一重大發(fā)現(xiàn)，是無線電技術(shù)史上最重要的成就之一，之后人們在此基礎(chǔ)上它開創(chuàng)了全球短波通信。在衛(wèi)星通信出現(xiàn)之前，短波通信是最有效的全球通信手段，被全世界廣泛地應(yīng)用于商業(yè)、交通、廣播和軍事等領(lǐng)域。上百年來，業(yè)余無線電愛好者們還執(zhí)著不懈地涉獵各種新興的通信領(lǐng)域，探索未知的通信模式。從超短波、微波到毫米波通信，從流星散射通信、月面反射通信、衛(wèi)星通信到深空通信，都活躍者眾多的業(yè)余無線電愛好者，展現(xiàn)出業(yè)余無線電愛好者獨(dú)特的創(chuàng)造力。什么是業(yè)余無線電在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，無線電通信已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域，包括人們?nèi)粘Ｉ钤趦?nèi)。無論是飛機(jī)、衛(wèi)星，輪船、艦艇，還是陸地上的各種車輛，以及人們熟悉的收音機(jī)、電視機(jī)或是移動電話……都離不開無線電通信技術(shù)。與絕大多數(shù)的通信應(yīng)用不同，業(yè)余無線電通信是一種特別的通信方式，它是以技術(shù)研究和樂趣為目的的無線電通信。是一項(xiàng)鼓勵人們通過無線電通信設(shè)備與他人進(jìn)行交談，研究探索無線電技術(shù)，完全出于非商業(yè)目的的業(yè)余興趣愛好活動。各國政府把業(yè)余無線電通信定義為經(jīng)正式批準(zhǔn)的、對無線電技術(shù)有興趣的人進(jìn)行自我訓(xùn)練、相互通信和技術(shù)研究的無線電通信業(yè)務(wù)，其通信活動純系個人愛好而不涉及謀取商業(yè)利益。這一定義寫入了協(xié)調(diào)全球通信的政府間組織國際電信聯(lián)盟（ITU）的無線電規(guī)則里。業(yè)余無線電的英文名稱是“AmateurRadio”，業(yè)余無線電愛好者是“RadioAmateur”又普遍被稱為“HAM”。由于“HAM”在英語中意為“火腿”，所以“火腿”也成了從事業(yè)余無線電通信的愛好者們的另一個名稱。當(dāng)你在業(yè)余無線電群體里聽到“火腿”這個稱呼時，要知道，指的可不是“金華火腿”，它特指對業(yè)余無線電通信有著濃厚興趣的人。成為一名業(yè)余無線電愛好者，就可以進(jìn)入業(yè)余無線電世界，只要打開收發(fā)信機(jī)就可以聽到來自世界各個角落的HAM的聲音，通過無線電波與任何一個國家的HAM交流，也可以從眾多的不曾見面的朋友那里得到技術(shù)上的熱情關(guān)心和幫助。會為自己第一次成功地和地球上另一面的愛好者通信而激動，更可能會為自己在電子技術(shù)、通信技術(shù)以及語言、人文地理等諸多方面的知識和技能的迅速提高而感到吃驚！到那時，就能夠更深刻地體會到：業(yè)余無線電通信確實(shí)是一項(xiàng)遍及全世界的十分有趣的活動。今天的業(yè)余無線電一百年來，業(yè)余無線電技術(shù)從最早使用火花發(fā)射機(jī)和礦石檢波器到當(dāng)代的數(shù)字通信和深空通信，經(jīng)歷了通信技術(shù)發(fā)展的各個時期，各種現(xiàn)代技術(shù)都已經(jīng)融入到業(yè)余無線電的方方面面。今天，全世界有300多萬的業(yè)余無線電愛好者，全世界的每一個角落都有業(yè)余無線電波的發(fā)射，業(yè)余無線電在國際電信聯(lián)盟（ITU）劃分的42種無線電通信業(yè)務(wù)中占據(jù)兩種--業(yè)余業(yè)務(wù)和衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)。當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，以其豐富的內(nèi)容和方便的操作，為我們帶來了很多方便。業(yè)余無線電愛好者對互聯(lián)網(wǎng)的涉足或許比其他許多群體更早，也更深入，HAM們不僅在網(wǎng)絡(luò)上傳遞信息，開辟了第二條通聯(lián)渠道。同時，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，業(yè)余無線電愛好者已經(jīng)利用軟件，把電腦、互聯(lián)網(wǎng)和無線電通信系統(tǒng)結(jié)合起來，使得業(yè)余無線電通信更為方便易用，方式更豐富多彩。業(yè)余無線電通信經(jīng)過百年的發(fā)展，今天已不僅僅限于電報(bào)和通話等簡單通信方式，許多新的通信方式如：慢掃描電視（SSTV）、數(shù)據(jù)分組通信（PACKET），以及衛(wèi)星通信、月面反射通信（EME）等等都已經(jīng)十分普及。許多通信方式需要借助計(jì)算機(jī)來完成。離不開相應(yīng)軟件的支持，很多軟件可以很方便地在因特網(wǎng)上的一些業(yè)余無線電網(wǎng)站下載。很多業(yè)余無線電愛好者都建立了自己的網(wǎng)站，供愛好者們學(xué)習(xí)交流。今天，在業(yè)余無線電已經(jīng)和互聯(lián)網(wǎng)密切結(jié)合，使業(yè)余無線電愛好者之間的聯(lián)系更加緊密，交流更為廣泛，給業(yè)余無線電的許多方面帶來了前所未有的變化。誰愛好業(yè)余無線電業(yè)余無線電愛好者群體之廣泛，從十幾歲的學(xué)生到年逾古稀的教授，從馬路上的交通警察到國際空間站上的宇航員，從藝術(shù)明星到體育運(yùn)動員，甚至不乏政府首腦和宗教名人……跨度之大令人無法想象。業(yè)余無線電愛好者群體覆蓋社會生活的方方面面業(yè)余無線電愛好者遍布全球的每個角落不論男女老少不論身強(qiáng)體壯還是身有殘疾不論種族、政治和宗教信仰不論工人、農(nóng)民、軍人、科學(xué)家、貴族政要或家庭主婦和在校學(xué)生在業(yè)余無線電愛好者的通信中，沒有地位貴賤之分，所有人都是平等地使用呼號代表著業(yè)余無線電操作者，如果有幸，你會業(yè)余無線電通聯(lián)中遇到正在太空中執(zhí)行任務(wù)的宇航員、搖滾歌星，或者與國際政要宗教名人直接對話。尤里·加加林不僅僅是進(jìn)入太空的第一人，而且還是一個熱衷于業(yè)余無線電的火腿，他的呼號是UA1LO，下面是他親筆簽名的QSL卡片，這張卡片顯示的是他在1963年7月31日在40米波段使用CW模式與英國業(yè)余無線電愛好者G3MFQ的通聯(lián)還有普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家，諾貝爾物理學(xué)獎得主JOSEPHHTAYLOR，也是業(yè)余無線電愛好者，他的呼號為K1JT，他發(fā)明了業(yè)余無線電弱信號數(shù)字通信模式JT65。許多國際政要也都是業(yè)余無線電愛好者，比如約旦前國王侯賽因·伊本·塔拉勒（業(yè)余無線電呼號JY1）；泰國國王普密蓬·阿杜德（業(yè)余無線電呼號HS1A）；印度國大黨主席索尼婭·甘地夫人（業(yè)余無線電呼號VU2SON）；印度前總理、國大黨主席拉吉夫·甘地（業(yè)余無線電呼號VU2RGJ）；日本前首相小淵惠三(業(yè)余無線電呼號J11KIT)等。業(yè)余無線電愛好者做些什么業(yè)余無線電活動可概括為三個方面，即技術(shù)研究、相互通信和自我訓(xùn)練。業(yè)余無線電活動包括了廣泛的內(nèi)容，包括以提高操作技能為主的通信競賽，以技術(shù)研究為目的的各種通信實(shí)驗(yàn)和設(shè)備改造，以自制設(shè)備、提高動手能力為目的的各種制作和安裝，各國愛好者之間人員和信息的頻繁往來等等。而這些活動所需要的基礎(chǔ)知識和技能促使愛好者投身于更多的學(xué)習(xí)和提高。業(yè)余無線電愛好者技術(shù)研究無線電收發(fā)技術(shù)業(yè)余無線電愛好者之間使用無線電收發(fā)信機(jī)即電臺進(jìn)行通聯(lián)。一部電臺，通常既是發(fā)射機(jī)，又是接收機(jī)，當(dāng)然也有功能單一的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。業(yè)余無線電愛好者可以使用電臺以多種方式通信，就好像游泳有蛙泳、仰泳、蝶泳等多種方式一樣。常見的通信方式有五種，它們是：語音方式、摩爾斯電碼方式、無線電傳方式、電視方式和數(shù)字方式。業(yè)余無線電愛好者使用最多的是語音方式，其次是摩爾斯電碼方式。業(yè)余無線電愛好者經(jīng)常自己動手制作、改進(jìn)和安裝各種無線電臺，探索各種無線電通信模式。天線和饋電線天線是用來輻射和接收無線電波的一種設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電流和電磁波之間的相互轉(zhuǎn)換。饋電線是把高頻電流以盡可能小的損耗從發(fā)射機(jī)傳到天線或從天線傳到接收機(jī)所用的連接線。電波傳波人類對無線電通信的認(rèn)識是從電磁波開始的。當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體時，導(dǎo)體和磁力線發(fā)生相對切割運(yùn)動而產(chǎn)生感生電流，這就是電磁感應(yīng)。如果流經(jīng)導(dǎo)體的電流的大小、方向以很快的速度變化，導(dǎo)體周圍磁場大小方向也隨之變化。變化的磁場在其周圍又產(chǎn)生出同樣變化著的電場，而這電場又會再一次感生出新的磁場……。這種迅速向周邊擴(kuò)散的交替變化著的磁場和電場的總和就是電磁波，其磁場或電場每秒鐘內(nèi)周期變化的次數(shù)就是電磁波的頻率，基本單位是赫茲(Hz)。人們發(fā)現(xiàn)，各種可見光、各種射線和上面所說的電磁波具有同樣的性質(zhì)，都是電磁波，只不過各自有著不同的頻率。人們把頻率在3THz以下，不通過線纜或人工波導(dǎo)等傳輸媒介，在空間輻射傳播的電磁波叫做無線電波。無線電波和其他電磁波一樣，在空間傳播的速度是30萬千米每秒。波速和頻率（單位：Hz)的比值稱為波長，單位是米(m)。人們發(fā)現(xiàn)，在無線電波到達(dá)之處，導(dǎo)體又能從中感生出電流，而這個電流的大小、方向的變化規(guī)律和起初產(chǎn)生電磁場的電流的變化規(guī)律完全一致。也就是說，無線電波可以使信息（即初始電流的某種變化規(guī)律）通過空間傳播實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞，這就是無線電通信。電波的傳播是實(shí)現(xiàn)無線電通信的基礎(chǔ)。業(yè)余衛(wèi)星通信1957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，與此同時，美國的一些愛好者萌發(fā)了發(fā)射業(yè)余通信衛(wèi)星的設(shè)想。他們組織起來并將這個計(jì)劃命名為OSCAR。4年之后，他們的努力獲得成功，世界上第一顆業(yè)余通信衛(wèi)星OSCAR-1號在美國加利福尼亞的范登伯格空軍基地發(fā)射升空。這不但證明了業(yè)余無線電愛好者有能力研制、發(fā)射和控制自己的衛(wèi)星，也標(biāo)志著業(yè)余無線電通信從此進(jìn)入了太空時代。世界上第一顆業(yè)余無線電衛(wèi)星OSCAR-1業(yè)余衛(wèi)星通信系統(tǒng)分為空間部分和地面部分。空間部分是指業(yè)余通信衛(wèi)星，地面部分就是我們的業(yè)余電臺。一個業(yè)余衛(wèi)星地面電臺由收發(fā)信設(shè)備、天線和跟蹤控制系統(tǒng)組成。收發(fā)信設(shè)備業(yè)余衛(wèi)星通信愛好者可以選用專用的衛(wèi)星收發(fā)信機(jī)，能夠異頻雙工工作。如日本ICOM公司的IC-9100H就是一種VHF/UHF波段全模式的衛(wèi)星收發(fā)信機(jī)，能在HF頻段、144MHz、430MHz和1200MHz業(yè)余頻段工作，有SSB、CW和FM模式，能夠同時異頻收發(fā)，