電子通信技術(shù)中電磁場(chǎng)和電磁波的運(yùn)用分析

王昭+王超輪+劉卓耀

摘 要 本文首先對(duì)發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)及電磁波的過程及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的概括，然后又從衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊和微波通訊3個(gè)方面，分別圍繞著電磁場(chǎng)及電磁波在電子通信技術(shù)中的具體運(yùn)用展開了敘述，以期能夠給相關(guān)研究人員以啟發(fā)。

關(guān)鍵詞 電子通信技術(shù)；電磁場(chǎng)；電磁波；具體運(yùn)用

中圖分類號(hào) TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）205-0093-02

在信息化水平不斷提高的當(dāng)今社會(huì)，電子通信已經(jīng)融入了人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，作為對(duì)信息傳遞效率的提高具有決定性作用的因素，電磁場(chǎng)及電磁波的重要性開始為人們所熟知，而以智能手機(jī)為代表的無線通訊工具的廣泛應(yīng)用，也使得在電子通信技術(shù)之中對(duì)電磁場(chǎng)及電磁波加以運(yùn)用成為大勢(shì)所趨。

1 電磁場(chǎng)與電磁波概述

1.1 電磁場(chǎng)

16世紀(jì)后期就已經(jīng)有圍繞著“電磁現(xiàn)象”展開的研究，但是這一時(shí)期所應(yīng)用的研究方法較為原始，無法對(duì)生成電磁場(chǎng)的原理進(jìn)行準(zhǔn)確解釋，奧斯特在此基礎(chǔ)上，完成了對(duì)電流磁效應(yīng)的研究工作，至此，開始有越來越多的研究人員投身于對(duì)電磁效應(yīng)進(jìn)行尋找的過程中。法拉第便以電流和磁場(chǎng)間的關(guān)系為依據(jù)，提出了如下電磁感應(yīng)定律：當(dāng)電磁場(chǎng)中存在運(yùn)動(dòng)的閉合回路導(dǎo)體時(shí)，經(jīng)由該導(dǎo)體的磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)量都會(huì)發(fā)生一定的變化，進(jìn)而使導(dǎo)體產(chǎn)生相應(yīng)的電磁感應(yīng)電流[ 1 ]。

1.2 電磁波

“電磁波”這一概念最早出現(xiàn)在人們視野中的時(shí)間為1865年，提出此概念的是麥克斯韋，但是直至1887年才被赫茲證明其真正存在。形成電磁波的前提是存在相互垂直且同相振蕩的電場(chǎng)以及電磁場(chǎng)，二者在空間中以波的形式移動(dòng)后，便會(huì)形成電磁波。以頻率為依據(jù)可將電磁波劃分為不同類型，但只有波長(zhǎng)在380nm～780nm這一范圍內(nèi)的電磁波，人們才能夠通過肉眼發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生電磁輻射的相對(duì)簡(jiǎn)單，一般情況下，滿足離子或物體溫度高于零度這一條件即可。

2 電磁場(chǎng)及電磁波在電子通信技術(shù)中的具體運(yùn)用

2.1 衛(wèi)星通訊

在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，以電磁場(chǎng)為核心技術(shù)所研發(fā)的雷達(dá)在戰(zhàn)場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用，美國(guó)在1958年，就曾成功發(fā)射了服務(wù)于通訊技術(shù)的衛(wèi)星；1946年，美洲、非洲和歐洲三大洲的通信成為現(xiàn)實(shí)；衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于1964年問世；1969年，定點(diǎn)同步衛(wèi)星被成功發(fā)送到大洋上空，與此同時(shí)，世界各國(guó)陸續(xù)對(duì)衛(wèi)星地球站進(jìn)行了設(shè)置。此后，各個(gè)國(guó)家都開始了對(duì)通信衛(wèi)星的研發(fā)，實(shí)踐結(jié)果表明，無論是電磁場(chǎng)還是電磁波技術(shù)，都具有提高衛(wèi)星通信信號(hào)質(zhì)量的作用，因此，將電磁場(chǎng)及電磁波運(yùn)用在衛(wèi)星通訊之中是很有必要的。衛(wèi)星通訊的原理主要是將人造地球衛(wèi)星視為信息中轉(zhuǎn)站，通過人造地球衛(wèi)星完成傳播、轉(zhuǎn)換及反射電磁信息的工作，保證電磁信息可以在不同地區(qū)所對(duì)應(yīng)通信衛(wèi)星間進(jìn)行無障礙的傳播。

現(xiàn)階段，各個(gè)國(guó)家所建立通信衛(wèi)星站的形式可以被歸納為3種，分別是地面、海洋以及大氣通信站。從實(shí)質(zhì)上來說，衛(wèi)星通信屬于微波信息的一種，因此，衛(wèi)星通信對(duì)應(yīng)的中轉(zhuǎn)站，同樣可以看作是微波信息的中轉(zhuǎn)站。

另外，微波通信與衛(wèi)星通信間還存在大量的相似之處，例如，二者都需要在中轉(zhuǎn)站的協(xié)同下才能夠完成傳輸、轉(zhuǎn)換以及反射信號(hào)的工作等。現(xiàn)階段，我國(guó)絕大多數(shù)居民應(yīng)用的均為同步衛(wèi)星，也就是和地球自傳同步的衛(wèi)星，該類衛(wèi)星同樣運(yùn)用到了大量的電磁場(chǎng)及電磁波技術(shù)。

2.2 移動(dòng)通訊

電磁場(chǎng)及電磁波在電子通信中最主要，同時(shí)也是最廣泛的運(yùn)用應(yīng)為移動(dòng)通訊，這主要取決于移動(dòng)通訊領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ畹拿芮新?lián)系。科研人員圍繞移動(dòng)通訊技術(shù)展開的研究最早可以追溯到1920年，而在我國(guó)，初代移動(dòng)通訊技術(shù)大規(guī)模投入使用的時(shí)間為20世紀(jì)80年代。

具體來說，應(yīng)當(dāng)是1987年問世的建立在模擬蜂窩基礎(chǔ)上的移動(dòng)電話系統(tǒng)，而此時(shí)信息的傳輸途徑，仍舊集中在FDMA和模擬技術(shù)上，也就是說通常所說的分頻多址技術(shù)，在此基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步研究，2G、3G等技術(shù)陸續(xù)產(chǎn)生，隨著3G技術(shù)的產(chǎn)生和完善，我國(guó)的移動(dòng)通訊技術(shù)邁入了全新的領(lǐng)域，3G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其通過將互聯(lián)網(wǎng)及高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合的方式，將無線頻率的應(yīng)用效率進(jìn)行了極大程度的提升。

與初代和二代的移動(dòng)通訊技術(shù)相比，3G技術(shù)不僅擁有高的數(shù)據(jù)傳輸效率，還擁有更加豐富的服務(wù)。除此之外，三代通訊信號(hào)具有的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在信息連接便捷、覆蓋范圍增加等方面，可以說正是因?yàn)?G技術(shù)的出現(xiàn)，才真正實(shí)現(xiàn)了在無線通信設(shè)備，有線通信設(shè)備與無線網(wǎng)絡(luò)間對(duì)信息進(jìn)行快速連接的目標(biāo)[2]。

三代移動(dòng)通訊技術(shù)的核心為CDMA2000和WCDMA，上述技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)，能夠在極大程度上滿足社會(huì)不同領(lǐng)域在通訊方面具有的需求。隨著社會(huì)的進(jìn)步，不同領(lǐng)域間對(duì)信息交流具有的需求與過去相比有所增加，因此，對(duì)移動(dòng)通訊系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和完善變得勢(shì)在必行，第四代的移動(dòng)通訊技術(shù)正是在此背景下出現(xiàn)并被人們所接受的。

4G技術(shù)在3G技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了結(jié)合，對(duì)無線信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)哪芰σ虼硕玫搅溯^大的提升，與3G技術(shù)相比，4G技術(shù)的信息傳播速度顯然更快，甚至能夠達(dá)到約100MB/s，另外，4G技術(shù)新添加的功能還包括頻率轉(zhuǎn)換，該項(xiàng)功能的問世，給人們生活和工作均帶來了極大的便利。

2.3 微波通訊

微波通信中對(duì)各種信息進(jìn)行傳輸?shù)妮d體為電磁波，電磁波又無法離開電磁場(chǎng)獨(dú)立形成，因此，電磁場(chǎng)及電磁波對(duì)微波通訊具有的作用不言而喻。

電磁首先需要對(duì)不同信號(hào)進(jìn)行運(yùn)載，并保證信號(hào)以光速在空氣中傳播，如果在運(yùn)載過程中有電子信號(hào)接受設(shè)備存在，那么受到濾波器影響的電磁波就會(huì)產(chǎn)生濾波作用，在此基礎(chǔ)上便可以將信息波長(zhǎng)作為依據(jù)對(duì)濾波范圍進(jìn)行設(shè)置，并對(duì)電磁波所攜帶傳輸信號(hào)加以選擇。由于微波具有頻率大、波長(zhǎng)小的特點(diǎn)。

因此，處于300MHz～300GHz這一頻率范圍內(nèi)的微波人們往往無法通過肉眼看清。當(dāng)然，也正是因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)較小，在傳輸過程中才更容易受到阻礙，因此，想要在最大程度上對(duì)微波傳輸效果進(jìn)行油化，中途接力傳輸法的應(yīng)用就顯得很有必要。中途接力傳輸法指的是以50km為單位完成微波增強(qiáng)裝置的設(shè)置工作，以此來達(dá)到彌補(bǔ)傳輸所消耗微波信號(hào)能量的目的，若傳輸距離較遠(yuǎn)，則需要設(shè)置大量微波增強(qiáng)裝置，但是這樣做不僅會(huì)增加施工成本，還會(huì)導(dǎo)致傳輸效率的降低，因此，與前兩種方式相比，微波通訊的應(yīng)用頻率相對(duì)較低。

3 結(jié)論

通過對(duì)上文所敘述的內(nèi)容進(jìn)行分析能夠看出，隨著電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，無論是人們的工作還是生活，與過去相比都具有明顯的變化，在電磁場(chǎng)以及電磁波的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)出的電子通信技術(shù)，更是在極大程度上對(duì)不同領(lǐng)域在通信方面具有的需求進(jìn)行了滿足。

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度極快的當(dāng)今社會(huì)，電磁場(chǎng)及電磁波具有的作用必然會(huì)變得更加豐富，應(yīng)用范圍也會(huì)逐漸拓寬。

參考文獻(xiàn)

[1]李艷，高健.電子通信技術(shù)中電磁場(chǎng)和電磁波的運(yùn)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（3）：31.

[2]樊莉莉.電子通信技術(shù)中電磁場(chǎng)和電磁波的運(yùn)用[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，25（2）：85-86.endprint