電子通信技術中電磁場與電磁波的應用分析

遲航民

摘要：電子通信技術與我們的生活有很大的關系，電話、網絡、微信等都需要電子通信技術的支持。而電子通信技術中，電磁場和電磁波技術發揮的作用是巨大的，電磁信號的強弱會直接影響電子通信的效果。本文對電磁場和電磁波做了簡單的介紹，然后詳細分析了電磁場和電磁波在電子通訊技術中的應用，希望能夠幫助我們對電子通信技術，電磁場與電磁波有更多的認識。

關鍵詞：電子通信技術；電磁場；電磁波；應用分析

近年來，信息技術發展很快，電子通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，產生的影響越來越大。我們日常生活中使用的手機、電腦等，都離不開電子通信技術。在電子通信中，電磁場和電磁波的作用是至關重要的，它們雖然是無形的，看不見的，但是卻能作為載體，實現信息的高效傳播。電磁場和電磁波與人們的生活有著非常密切的聯系，生活中的各種電子產品、無線網絡、移動通信、無線電視等都要依托電磁場和電磁波的作用，電磁場和電磁波的應用范圍越來越廣。

一、電磁場與電磁波的發現

（一）吉伯特與電磁場

人類對電磁現象的研究始于16世紀下半葉，最早發現電磁現象的是英國人吉伯特。但是受到當時實驗設備和實驗方法的限制，無法對生成電磁場的原理進行準確的解釋。1820年，奧斯特發現了電流磁效應，之后很多的物理學家都開始了對電磁現象的研究，物理學家卡文迪、庫倫，利用測量儀器完成了對電磁場的測量，這是電磁現象研究的里程碑，人們對電磁場的認識更進一步。物理學家法拉第在不斷的實驗中發現，磁場強度的變化量會對感應電流產生影響，證實了電與磁的關系，并總結出了著名的電磁感應定律。此后，麥克斯韋更深入的研究了電與磁的關系，提出了電磁場和位移電流等概念。

（二）麥克斯韋與電磁波

物理學家麥克斯韋在1865年，正式測出了電磁波，而證明電磁波真的存在的是德國物理學家赫茲，時間是在1887年到1888年之間。電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場和電磁場，以波的形式在空間中移動形成的，其傳播方向與電場是垂直的。按照頻率由低到高的變化，電磁波可以分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。當電磁波的波長達到一定范圍的時候，即380780nm，是可以被肉眼發現的，這種電磁波就是可見光。電磁輻射產生的條件比較簡單，只要粒子或者物體的溫度高于絕對零度，就會產生電磁輻射，電磁輻射量與溫度之間是成正比關系的，溫度越高，電磁輻射量越大。但是受到波長的限制，很多電磁波我們是無法被我們看到的。

二、電磁場與電磁波在電子通信中的應用

（一）移動通訊中的應用

在電子通信中，電磁場與電磁波應用最為廣泛、與人們生活聯系最為密切的就是移動通訊領域。早在1920年，科研人員已經開始研究移動通訊技術。20世界80年代，我國第一代移動通訊技術逐漸成熟并投入使用，這體現在1987年我國第一個TACS模擬蜂窩移動電話系統的使用。這一階段，信息的傳輸主要依靠的是模擬技術和FDMA，即分頻多址技術。隨后又產生了2G、3G 技術，3G技術的出現，代表著我國移動通訊技術發展的巨大飛躍，3G技術實現了高速移動網絡和互聯網的有效結合，大大提高了無限頻率的使用效率。相對于第一、二代移動通訊技術，3G技術的數據傳輸速度更快，服務更多。第三代通訊信號的覆蓋范圍大大增加，信息連接也更加便捷，利用3G信號，無線通信設備、有線通信設備、無線網絡之間能夠實現信息快速連接。第三代移動通訊技術依托的主要是WCDMA、CDMA2000 等技術，在這些技術的支持下，我國社會各領域的通訊需求都能夠得到滿足。隨著我國社會的發展，各行業間信息交流需求增大，移動通訊系統升級勢在必行，在這樣背景下，第四代移動通訊技術，即4G誕生。4G技術將寬帶網絡與其他網絡結合起來，提升了無限信號的傳輸能力，信息傳播速度比3G更快速，可以達到 100MB/s，還增加了不同頻率之間的轉換功能，給人們的工作和生活帶來了更多的便利。

（二）微波通訊技術的應用

在微波通訊領域，電磁場和電磁波的作用也是非常巨大的。微波通訊中的信息傳輸是以電磁波為載體的，而電磁波的產生則依賴于電磁場。電磁波攜帶著不同的信號，在空氣中傳播，途中一旦遇到電子信號接收設備，設備中的濾波器就會對特定頻率的電磁波進行過濾。濾波范圍是以信息波長為依據來設定的，設定濾波范圍之后，就能選出想要的傳輸信號了。微波的波長較小，達不到肉眼可見的波長范圍，但是頻率很大，能達到300MHz 到 300GHz 之間。受到波長的限制，在傳輸過程中，微波容易被物體阻礙。為了使微波能夠更好地傳輸，需要在傳輸途中設置微波增強裝置，間隔距離為50km，用以補充在傳輸過程中，微波承載的信號消耗的能量。微波通訊的這種信號傳輸方式，不僅消耗資金多，傳輸效率也很低，因此，微波通訊應用并不廣泛。

（三）衛星通訊中的應用

作為電子通訊的重要載體，電磁波的應用范圍非常廣泛，很多電子設備都會使用電磁波。二戰之后，很多國家開始研制并發射通信衛星，而電磁場和電磁波技術的應用，有效的提高了衛星信號的傳輸質量。衛星通信主要是借助信息中轉站，即人造地球衛星，實現各種電磁信息的反射、傳播以及轉換，完成不同通信衛星之間信息的傳播。

與微波通訊信息傳播方式一樣，衛星通訊信息的反射、傳輸和轉換也需要通訊站的幫助，只不過衛星通訊的通信站比較特殊，是人造地球衛星，因此，可以說衛星通訊是微波通訊的一種形式。目前，我國使用的民用通訊衛星為地球同步衛星，其運轉速度與地球自轉是保持一致的，同步衛星中應用了大量的電磁波、電磁場技術，確保民用通訊信息能夠高速傳輸。

總之，電磁場和電磁波的應用，使人們的生活發生了很大的改變。尤其是根據電磁場和電磁波，開發的移動通訊技術，有效的滿足了社會不同領域的通信需求。目前，電磁波技術已經在微波通訊以及衛星通訊領域成功運用，隨著科學技術的進步，電磁場和電磁波的應用范圍將會越來越廣泛。

參考文獻：

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