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無(wú)線電波傳播

 賣貓的小狗 2011-05-04

無(wú)線電波段劃分及傳播方式

頻率從幾十Hz(甚至更低)3000GHz左右(波長(zhǎng)從幾十Mm0.1mm左右)頻譜范圍內(nèi)的電磁波,,稱為無(wú)線電波。電波旅行不依靠電線,,也不象聲波那樣,,必須依靠空氣媒介幫它傳播,有些電波能夠在地球表面?zhèn)鞑?,有些波能夠在空間直線傳播,,也能夠從大氣層上空反射傳播,有些波甚至能穿透大氣層,,飛向遙遠(yuǎn)的宇宙空間,。發(fā)信天線或自然輻射源所輻射的無(wú)線電波,通過(guò)自然條件下的媒質(zhì)到達(dá)收信天線的過(guò)程,,就稱為無(wú)線電波的傳播,。
    無(wú)線電波的頻譜,根據(jù)它們的特點(diǎn)可以劃分為表所示釣幾個(gè)波段,。根據(jù)頻譜和需要,可以進(jìn)行通信,、廣播,、電視、導(dǎo)航和探測(cè)等,,但不同波段電波的傳播特性有很大差別,。

光速÷頻率=波長(zhǎng)

無(wú)線電波波段劃分
波段名稱 波長(zhǎng)范圍(m) 頻段名稱 頻率范圍

超長(zhǎng)波

長(zhǎng)波

中波

短波

1,000,000~10,000

10,000~1,000

1,000~100

100~~10

10~1

1~0.1

0.1~0.01

0.01~0.001

甚低頻

低頻

中頻

高頻

甚高頻

特高頻

超高頻

極高頻

3~30KHz

30~300KHz

300~3,000KHz

3~30MHz

30~300MHz

300~3,000MHz

3~30GHz

30~300GHz

超短波

米波

分米波

厘米波

毫米波

電波主要傳播方式

    電波傳輸不依靠電線,也不象聲波那樣,,必須依靠空氣媒介幫它傳播,,有些電波能夠在地球表面?zhèn)鞑ィ行┎軌蛟诳臻g直線傳播,,也能夠從大氣層上空反射傳播,,有些波甚至能穿透大氣層,飛向遙遠(yuǎn)的宇宙空間,。
    任何一種無(wú)線電信號(hào)傳輸系統(tǒng)均由發(fā)信部分,、收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成。傳輸無(wú)線電信號(hào)的媒質(zhì)主要有地表,、對(duì)流層和電離層等,,這些媒質(zhì)的電特性對(duì)不同波段的無(wú)線電波的傳播有著不同的影響。根據(jù)媒質(zhì)及不同媒質(zhì)分界面對(duì)電波傳播產(chǎn)生的主要影響,,可將電波傳播方式分成下列幾種:


地表傳播
    對(duì)有些電波來(lái)說(shuō),,地球本身就是一個(gè)障礙物。當(dāng)接收天線距離發(fā)射天線較遠(yuǎn)時(shí),地面就象拱形大橋?qū)烧吒糸_,。那些走直線的電波就過(guò)不去了,。只有某些電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)鞑サ碾姴ň徒械夭?,也叫表面波,。地面波傳播無(wú)線電波沿著地球表面的傳播方式,稱為地面波傳播,。其特點(diǎn)是信號(hào)比較穩(wěn)定,,但電波頻率愈高,地面波隨距離的增加衰減愈快,。因此,,這種傳播方式主要適用于長(zhǎng)波和中波波段。
天波傳播

    聲音碰到墻壁或高山就會(huì)反射回來(lái)形成回聲,,光線射到鏡面上也會(huì)反射,。無(wú)線電波也能夠反射。在大氣層中,,從幾十公里至幾百公里的高空有幾層電離層形成了一種天然的反射體,,就象一只懸空的金屬蓋,電波射到電離層就會(huì)被反射回來(lái),,走這一途徑的電波就稱為天波或反射波,。在電波中,主要是短波具有這種特性,。
   電離層是怎樣形成的呢,?原來(lái),有些氣層受到陽(yáng)光照射,,就會(huì)產(chǎn)生電離,。太陽(yáng)表面溫度大約有6000℃,它輻射出來(lái)的電磁波包含很寬的頻帶,。其中紫外線部分會(huì)對(duì)大氣層上空氣體產(chǎn)生電離作用,,這是形成電離層的主要原因。
   電離層一方面反射電波,,另一方面也要吸收電波,。電離層對(duì)電波的反射和吸收與頻率(波長(zhǎng))有關(guān)。頻率越高,,吸收越少,,頻率越低,吸收越多,。所以,,短波的天波可以用作遠(yuǎn)距離通訊,。此外,反射和吸收與白天還是黑夜也有關(guān),。白天,,電離層可把中波幾乎全部吸收掉,收音機(jī)只能收聽當(dāng)?shù)氐碾娕_(tái),,而夜里卻能收到遠(yuǎn)距離的電臺(tái),。對(duì)于短波,電離層吸收得較少,,所以短波收音機(jī)不論白天黑夜都能收到遠(yuǎn)距離的電臺(tái),。不過(guò),電離層是變動(dòng)的,,反射的天波時(shí)強(qiáng)時(shí)弱,,所以,從收音機(jī)聽到的聲音忽大忽小,,并不穩(wěn)定,。


視距傳播、散射傳播及波導(dǎo)模傳播

    視距傳播是指:若收,、發(fā)天線離地面的高度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng),,電波直接從發(fā)信天線傳到收信地點(diǎn)(有時(shí)有地面反射波)。這種傳播方式僅限于視線距離以內(nèi),。目前廣泛使用的超短波通信和衛(wèi)星通信的電波傳播均屬這種傳播方式,。
    散射傳播是利用對(duì)流層或電離層中介質(zhì)的不均勻性或流星通過(guò)大氣時(shí)的電離余跡對(duì)電磁波的散射作用來(lái)實(shí)現(xiàn)超視矩傳播。這種傳播方式主要用于超短波和微波遠(yuǎn)距離通信,。
    超短波的傳播特性比較特殊,它既不能繞射,,也不能被電離層反射,,而只能以直線傳播。以直線傳播的波就叫做空間波或直接波,。由于空間波不會(huì)拐彎,,因此它的傳播距離就受到限制。發(fā)射天線架得越高,,空間波傳得越遠(yuǎn),。所以電視發(fā)射天線和電視接收天線應(yīng)盡量架得高一些。盡管如此,,傳播距離仍受到地球拱形表面的阻擋,,實(shí)際只有50km左右。
    超短波不能被電離層反射,,但它能穿透電離層,,所以在地球的上空就無(wú)阻隔可言,,這樣,我們就可以利用空間波與發(fā)射到遙遠(yuǎn)太空去的宇宙飛船,、人造衛(wèi)星等取得聯(lián)系,。此外,衛(wèi)星中繼通訊,,衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播等也主要是利用天波傳輸途徑,。
    波導(dǎo)模傳播電波是指:在電離層下緣和地面所組成的同心球殼形波導(dǎo)內(nèi)的傳播。長(zhǎng)波,、超長(zhǎng)波或極長(zhǎng)波利用這種傳播方式能以較小的衰減進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信,。
    在實(shí)際通信中往往是取以上五種傳播方式中的一種作為主要的傳播途徑,但也有幾種傳播方式并存來(lái)傳播無(wú)線電波的,。一般情況下都是根據(jù)使用波段的特點(diǎn),,利用天線的方向性來(lái)限定一種主要的傳播方式。



業(yè)余波段的劃分和怎樣利用不同的業(yè)務(wù)波段

1,、    160米波段(1.8~2.0MHz)

 

這是一個(gè)屬于中波(MF)波段的業(yè)務(wù)頻段,。應(yīng)該記住,業(yè)務(wù)無(wú)線電通信的前輩們就是從這些低頻率開始為人類作出巨大貢獻(xiàn)的,。

 

  這個(gè)波段的電波以地波傳播為主,。一般來(lái)說(shuō),地波傳播的最大距離只有250公里,,所以在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的一般年份,,這個(gè)頻段只能用于本地、附近地區(qū)間的通信,。但大量實(shí)踐證明,,在冬季黎明前的一兩個(gè)小時(shí)內(nèi),在太陽(yáng)落山前的一小時(shí)內(nèi),,它有可能傳播到幾千公里以外的地方,。所以,國(guó)際上在每年的一,、二月份都要為160米波段專門組織比賽,,讓熱衷于這個(gè)波段通信的愛好者得以大顯身手。

 

  各國(guó)對(duì)這個(gè)波段的劃分使用存在一些差別,,如中國(guó),、美國(guó)、英國(guó)都是1.8~2.0MHz,,澳大利亞是1.8~1.860MHz,,而新西蘭則分為1.803~1.813、1.875~1.900MHz兩段,。所以我們常需要“異頻工作”方式來(lái)彌補(bǔ)各國(guó)規(guī)定上的不同,,比如我們要和澳大利亞聯(lián)絡(luò),,就可在高手1.860MHz的頻率上發(fā)射,而在低于1.860MHz的頻道上收聽,。

 

2,、     80米波段(3.5~3.9MHz)

 

這是屬于HF段中頻率最低的業(yè)余頻段,也是一個(gè)最有利于初學(xué)者以較低的成本自制收發(fā)信設(shè)備的頻段,。和160米波段一樣,,它一般也是靠地波傳播,晚上(一般要到零點(diǎn)以后)和鄰近國(guó)家的聯(lián)絡(luò)比較有保障,。在太陽(yáng)黑子活動(dòng)相對(duì)平靜的年份,,晚上DX的效果相當(dāng)不錯(cuò),白天由于電離層的反射有時(shí)也能達(dá)到300公里遠(yuǎn)的地方,。

 

應(yīng)該了解,,3.75MHz是國(guó)際規(guī)定的慢掃描電視(SSTV)信道。

 

80米波段和160米波段在夏季都會(huì)受到幾百公里之內(nèi)雷電干擾以及非業(yè)務(wù)電臺(tái)的干擾,。

 

3,、 40米波段(7.0~7.1MHz)

 

這是一個(gè)專用的業(yè)務(wù)波段。在太陽(yáng)黑子活動(dòng)水平較低的年份,,白天這個(gè)波段可以很好地用做省內(nèi)或鄰相互間聯(lián)絡(luò),。到了太陽(yáng)黑子活動(dòng)高峰年,就有可能只能和本地電臺(tái)聯(lián)絡(luò),。晚上或是傍晚和清晨,,在這個(gè)波段上可以聯(lián)絡(luò)到世界各地的電臺(tái)。

 

各個(gè)國(guó)家對(duì)這個(gè)波段的規(guī)定也有所不同,,比如美國(guó)可使用7.0~7.3MHz的范圍,,其中7.15~7.3MHz可以用話工作,而處于第三區(qū)的我國(guó)只能用7.0~7.1MHz,,因此有時(shí)會(huì)要求在聯(lián)系中使用異頻工作的方式,。

 

4、     20米波段(14.0~14.35MHz)

 

這是愛好者使用最多的“黃金”頻段之一許多國(guó)家規(guī)定有了高等級(jí)執(zhí)照才能在這個(gè)頻段上工作,。無(wú)論是白天還是晚上,甚至在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的高峰期,,也還能夠用這個(gè)波段和世界各地聯(lián)絡(luò),。和前面介紹的波段不同,這個(gè)波段開始出現(xiàn)“越距現(xiàn)象”了,。即出現(xiàn)了一個(gè)地波傳播到達(dá)不了,,而天波一次單跳又超越了過(guò)去的電波無(wú)法到達(dá)的“寂靜區(qū)”。這是天波傳播的一個(gè)特有的現(xiàn)象,。受越距現(xiàn)象影響的主要是省內(nèi)或鄰近省電臺(tái)之間的聯(lián)絡(luò),,比如北京和天津等地,,南京和鎮(zhèn)江、蘇州,、上海等地在多數(shù)情況下都不能用20米波段進(jìn)行聯(lián)絡(luò),。但由于電離層是在不斷變化之中,所以寂靜區(qū)的范圍不是固定不變的,。

 

5,、     15米波段(21.0~21.45MHz)

 

這是一個(gè)最熱鬧的波段,世界范圍內(nèi)大量的新手也都活躍在這個(gè)頻段里,。在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的低潮期,,15米波段可以很好地用于遠(yuǎn)程通信,即使在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的高峰期,,它也是比較可靠的,。而且,它常與20米波段相輔相成,,比如在20米波段上與歐美聯(lián)絡(luò)不好了,,這時(shí)它卻變得好起來(lái)了。

 

15米波段的越距現(xiàn)象更加明顯,,尤其是在隆冬和盛夏季節(jié),,聽本省或國(guó)內(nèi)電臺(tái)是很困難的。

 

這個(gè)波段上有很多小功率電臺(tái)活動(dòng),。如日本在21.210~21.440MHz中分配了24個(gè)頻道專門供給5瓦以下的小功率電臺(tái)使用,。

 

6、 10米波段(28.0~29.7MHz)

 

這是一個(gè)理想的低功率遠(yuǎn)距離通信波段,,甚至在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的高峰期也是如此,。當(dāng)這個(gè)頻段開通時(shí)(即傳播情況比較好時(shí))能達(dá)到像打電話那樣的通信效果。由于頻率比較高,,晚上電離層較小的密度已不能對(duì)其形成反射,,所以這個(gè)頻段的遠(yuǎn)程通信只能在白天。10米波段的天線設(shè)備是整個(gè)短波中尺寸最小的,,而傳播過(guò)程中的繞射能力又比超短波的強(qiáng),,所以許多愛好者在中、近距離上用這個(gè)波段進(jìn)行移動(dòng)通信,。

 

在10米波段上,,28.0~28.2MHz一般用于電報(bào),28.2~28.25MHz是世界范圍的10米波段業(yè)務(wù)無(wú)線電信標(biāo)臺(tái)(BEACON),,28.25MHz以上一般用于話,,而29.4~29.5MHz是業(yè)余衛(wèi)生通信用的頻率。

 

7,、     6米波段(50~54MHz)

 

6米波段屬于VHF(甚高頻)頻段,,其傳播方式接近于光波,,在視距范圍內(nèi)能保證可靠的通信許多國(guó)家建有愛好者共用的6米波段自動(dòng)中轉(zhuǎn)系統(tǒng),如澳大利亞,,愛好者利用它可以用手持式對(duì)講機(jī)進(jìn)行環(huán)澳洲通信,。

 

在大量的通信試驗(yàn)中人們發(fā)現(xiàn),6米波也可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信,。比如,,我國(guó)蘇州市的愛好者就在這個(gè)波段上,同澳大利亞等幾十個(gè)國(guó)家的業(yè)務(wù)電臺(tái)聯(lián)絡(luò)過(guò),;又比如,,澳大利亞愛好者經(jīng)常能在當(dāng)?shù)厥盏轿覈?guó)江蘇電視臺(tái)一頻道的信號(hào)(48.5~56.5MHz)。這是怎么回事呢,?這是國(guó)為在大氣層底部的對(duì)流層中,,各種氣候現(xiàn)象產(chǎn)生了許多冷熱氣團(tuán)的環(huán)流,而大氣層上部的同溫層卻不受其影響,。這種大氣物理特性的不均勻改變了甚高頻電波的方向,,使其尚著對(duì)流層和同溫層之間的“夾層”傳向遠(yuǎn)方。這種現(xiàn)象也被稱為“大氣波導(dǎo)”,。在微波波段,,電磁波的傳輸往往要用一種叫“波導(dǎo)管”的器件。這種金屬管子內(nèi)壁光亮如鏡,,電磁波在里面由管壁邊疆反射跳躍前進(jìn),。這和我們所說(shuō)的“對(duì)流層傳播”十分相似。當(dāng)然,,這種被稱為“對(duì)流層傳播”的現(xiàn)象是受氣象影響的,,因而每次的持續(xù)時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)。

 

現(xiàn)代科學(xué)證明,,在電離層E層的底部會(huì)出現(xiàn)一些電子密度不均勻的區(qū)域,,對(duì)于頻率為40至60MHz 的無(wú)線電波有較好的散射作用。它有作用距離達(dá)1000至2200千米,,有衰落現(xiàn)象,,但不受電離層騷擾影響。現(xiàn)代科學(xué)還證明,,每晝夜有數(shù)以千億計(jì)的流星進(jìn)入大氣層,。這些流星在80至120千米的高空燒毀,形成一條細(xì)而長(zhǎng)的電離子氣體柱并迅速擴(kuò)散,。這對(duì)于工作頻率為20至100MHz的無(wú)線電波來(lái)講,也是一個(gè)良好的散射媒體,。而且由于這種“流星余跡”的散射點(diǎn)高,,作用距離可達(dá)2000千米以上,。多么誘人的DX傳播條件!讓我們一起努力實(shí)踐早日分享這些科學(xué)成果吧,。

 

8.,、 2米波段(144~148MHz)

 

這也是屬于甚高頻的波段,其傳播更領(lǐng)帶于直接波了,。愛好者主要用這個(gè)波段進(jìn)行本地區(qū)內(nèi)的通信許多國(guó)家在這個(gè)波段上建有一種叫“REPEATER”的自動(dòng)差轉(zhuǎn)系統(tǒng),,愛好者用手持機(jī)通過(guò)它的差轉(zhuǎn)可進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。我國(guó)的BY1PK曾經(jīng)利用這種裝置,,再通過(guò)國(guó)際長(zhǎng)途轉(zhuǎn)接,,成功地進(jìn)行過(guò)長(zhǎng)城——BY1PK(北京天壇公園附近)——美國(guó)之間手持對(duì)講機(jī)和手持對(duì)講機(jī)的聯(lián)絡(luò)試驗(yàn)。

 

2米波段和6米波段一樣,,也有著“不可思議”的近7000公里的遠(yuǎn)距離聯(lián)絡(luò)記錄,。氣候造成的空氣團(tuán)塊或不同的氣溫層形成了“對(duì)流層傳播”,而突發(fā)性E層也為2米波段遠(yuǎn)距離傳播創(chuàng)造了條件,。和6米波段相比,,這個(gè)波段的對(duì)流層傳播受氣候變化影響更大,而利用突發(fā)性E層的可能性也更大一些,。

 

2米波段是業(yè)務(wù)愛好者進(jìn)行各種空間通信試驗(yàn)的常用波段:業(yè)務(wù)衛(wèi)生的下行頻率用的是這個(gè)頻段,,145.810和145.990MHz就是業(yè)務(wù)衛(wèi)星“奧斯卡10號(hào)”的信標(biāo)發(fā)射頻率;利用月球反向進(jìn)行通信的“EME”試驗(yàn)也有在2米波段上進(jìn)行的,,等等,。

 

業(yè)務(wù)頻段一直延伸到微波波段。微波有可能用于遠(yuǎn)程無(wú)線電通信嗎,?業(yè)務(wù)愛好者的回答是肯定的,。

 

為了開發(fā)利用更高頻率的無(wú)線電波段,全世界的愛好者都在不懈地進(jìn)行著探索,。愛好者們不斷創(chuàng)造利用微波進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的新紀(jì)錄,,各種新的通信手段以及設(shè)備也在被愛好者們不斷完善發(fā)展??梢韵嘈?,這種寶貴的努力一定會(huì)給人類通信事業(yè)的發(fā)展寫下新的篇章!

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