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电磁波小知识I长波通讯、中波通讯、短波通讯和微波通讯的区别在哪?

发布时间:2021-12-27作者来源:金航标浏览:710

根据电磁波的频谱,可划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线和宇宙射线。


其中我们最常使用的是无线电波,其频率从3KHz到3000GHz。


我们中学物理都学过【光速=频率×波长】这个重要公式,光速是3×10^8米/秒,无线电波的频率和波长成反比。


按照频率从低到高排序,3KHz到30KHz为甚低频,VLF是very low frequence的简写,然后如图所示,向右依此类推,频率越来越高,波长越来越短。


有一个很有意思的不同,就是国外通常是按频率来划分,而中国通常按波长来命名。例如国外会说VLF,而中国会说这是甚长波,其实含义是一致的,都指的是这一段频谱。


为了有效的辐射能量,天线的长度与波长是成正比的,通常是波长的1/4,最短也不能短过1/10,然后信号才能够有效的辐射。


长波通信    


对于甚长波来说,波长在10公里至100公里之间,合适天线的长度最少也得1公里以上,而且会使用几千千瓦的供电设备。这种庞大昂贵复杂的无线通信系统具有着绕射和穿透能力强的特性,信号比较稳定,传输距离很远,特别是能够与在海平面之下几十到上百米的潜艇进行通信。而其他波长短的信号遇到海平面以后就反射出去,只有这种波长非常长的信号才能够钻进到海水里与潜艇进行通信,因此长波通信就成为了军用对潜通信的重要手段。


您可能会问:几公里长的天线这可能吗?我为什么没有见过?通常这种天线都是在建在两个山头之间的,用两个山头作为天线支架,并形成对潜通信的基地。


您为什么没有见过呢?因为这种天线属于军事机密,方圆多少公里内都会被设为军事禁区,你当然不会见到。即使在内部工作的军人也严禁拍照,更不要说传到互联网上了。


为什么要保密呢?这是因为内行可以通过天线长度、阵列形状、发射角度等推算出潜艇和核潜艇所使用的频段甚至活动范围。


中波通信    


无线电波用作通信时有一个非常显著的特点,那就是波长越长,天线越长,功率越大,电波的绕射性穿透性就越好,当然设备也会越来越庞大。而波长越短,天线就越短,电波就越趋近于直线传播,绕射性穿透性就会越差,但设备可以做得非常小巧和廉价。而中波属于两头不靠,设备既不可能做的非常小巧,其信号的绕射性穿透性也不是太强,对于军事通信来说很鸡肋,所以这一段就让渡给了民用,我们用作民用广播采用的就是中波。


短波通信    


短波是一种非常古老的军事通信手段,它有一个显著的特点,就是可以通过电离层的反射而达成超远距离的通信。


位于地球表面几十公里以上的大气层,在太阳照射下会电离化,形成了能反射无线电波的电离层。


如果我们计算好电离层的高度,并控制好短波信号的发射角度,就可以经过几跳后达到很远的距离。


当然了,经过了电离层和地面的多次反射后,其信号的质量会有很大的损失。但由于其设备非常小巧,背负式短波电台就可以达成上千公里的通信,因此成为了重要的军事通信方式。



微波通信    


微波又分为很多波段,总之是频率变得越来越高,波长变得越来越短,其直线性越来越强。绕射性和穿透性是越来越差。


因此微波常用于卫星通信,毕竟地球与卫星之间没有遮挡,非常符合直线通信的要求。


微波通信的波长只有几厘米甚至更短,天线的长度会更短,例如图中的卫星天线。


“圆锅”并不是天线,它只是一个抛物反射面,目的是让直线进入的信号反射到抛物面的焦点,从而使焦点处的天线获得更大的能量,以便于信号的接收。


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