無線電波與信號探討

張開延

摘要：在1888年，31歲的猶太青年Heinrich Rudolf Hertz（海因里?！數婪颉ず掌潱盟约旱目茖W實驗的結果證實了空間是有電磁波存在。這一偉大發明象征著無線時代的開始。

關健詞：電波；無線電；信號

在早期電報機發明出來的時候，是要依賴導線傳播的。在Heinrich Rudolf Hertz（海因里希·魯道夫·赫茲）證實了電磁波的存在之后的1889年，一位俄國科學家發表了關于運用電磁波進行無線電通訊的意見，得到了多方實驗總結，于1895年世界上第一臺無線電接收機在俄國問世。

收音機，也就是一開始被俄國科學家發明出來的無線電接收機，它的組成部份無非由機械零件、電子零件、磁鐵等簡單零件再加電路組裝而成，通過電流將一系列的信號轉換到接收。從而完成了從電磁波振動波帶動喇叭發出聲音達到收聽效果這一功能的機器。聽似簡單的機器，以當時的無線電技術來說，要完成從信號的分析；再由電磁波的發射、傳播和接收。通過電波振蕩的產生、放大；電子零件的作用、無線電元件的配合，可算得上是天合之作。

過去了這些年后，收音機的原理技術已經被廣泛應用于民間，電視機，錄音機，手提電話等等。時至今天手提電話的使用頻律之高，可謂時下之最吧。

以前在大白天收聽短波廣播時，聲音很多時候是沙、沙、沙、時大時細的。到了晚上又好起來了。初時較為攏統的理解為：白天是人們使用電動儀器過于頻繁，而到了晚上，人們的活動相對較少了，才造成這一感覺。

其實在無線電波中，由于它們有自己各自不同的特點，所以在各自的領域發揮了它們各自的效能。

微波：接近光的直線傳播，除了鐵質的東西，塑料，陶瓷都可以穿得透。而下雪、下雨、大霧會造成微波衰減。

短波：電路簡單，但所能福蓋面小，在一定范圍里往往有些米波段接收很好，頻率靈敏度和選擇性都可以，但有時候卻很差。因短波穿透大氣電離層的能力不強，經常被較高的大氣電離層和地表間多次反射、折射傳播，在雷雨多的地區，影響接收效果是經常的事情。

中波：接收簡單，覆蓋范圍廣，發射功率大，使用性能均勻，但對周圍環境影響相對也大。

長波：傳播穩定，穿透能力強，但天電的干擾嚴重影響長波的接收效果。

綜合分析，不是所有的無線電波的夜間比白天傳播得更遠，當然有些短波和長波，在適當條件下也許是絕對。而造成這一原因主要是信號和電離層的相互作用，并且從夜間改變的相互作用下形成的。電離層是空氣層以外從太陽和宇宙輻射約為50公里范圍內通過電離。

也就是說，太陽的X射線，紫外線輻射和更短的波比無線電波長，當這些特定的光子吸收產生的在高層大氣中的自由電子時，因為電離層非常低的分子和原子密度，使自由電子在最終重組在這種方式中的時間很短的時間之前所產生的作用。這些與無線電波之間的關系，在于從行路的廣播源有沒有無線電波干擾，并最終實現了電離層。而個中會發生怎樣的變化，很多時候是取決于多方因素，包括需要注意的是電磁波和自由電子密度的頻率，實質上給予無線電波適當的條件也許會和來回反彈的地面和低電離層、信號傳輸之間相距越來越遠。

很顯然，在發揮廣播的過程中具有重要作用，但它的變化不斷使事情變得更機器化。也許可以解釋為白天人們都處于活動狀態，對講機和干擾電波的設備等無線電設備都在頻繁使用著，所以造成過大的干擾，有的頻率就被屏蔽了。晚上除了家庭接收電視以外，無線電的使頻律相對變少，機車馬達，電動馬達，火花放電等外來干擾因素的減少而得以緩解。所以一些信號弱的頻率就可以傳得更遠，收音機的信號也就隨之增強了。但真正太陽短波輻射被地面接收后，晚上地面釋放出長波輻射，白天短波輻射振動更高頻，而晚上長波輻射振動長而緩。正因為向外輻射的波長與其溫度成反比，溫度愈高其最強輻射的波長愈短，溫度愈低輻射的波長愈長.所以這樣同樣可以解釋無線電波為何晚上比白天傳播得更遠。當由于物體溫度越高它在輻射中，短波輻射所占比重相對越大，相比長波輻射中所占比重隨之也越大。

太陽光中有短波輻射的同時也有長波輻射.鑒別長短波輻射的辦法，最為簡單有效的就是看輻射的顏色，短波輻射的光譜呈紫色，長波輻射的光譜呈紅色，紫外線是典型的短波輻射，紅外線是典型的長波輻射，也就是說光是介于紫外線、紅外線二者中間的，所以，光的顏色越靠近紫色它的波長就越短，光的顏色越是靠近紅色，它的波長就越長.另外，日光是由七種顏色組成的，從而也可以看出它并不是單一的短波輻射。

就以當時的對講機為例，對講機是短波調頻的無線電話機，人們都將功率小、體積細的手提式無線電話機叫做“對講機”，當然亦有人叫“步談機”或者“步話機”。而將功率大、體積較大的可裝在車（船）等交通工具或固定使用的無線電話機通常就被叫做“電臺”。

從收音機到無線對講機，是經歷了一系列的研發和改進才有今天手機無敵的現象。大家都知道，大空氣層里，布滿了各種不同頻率的無線電波，它們有的是大自然中天然存在的，有的是人類活動中產生出來的，有的更是人們有目的地制造的。無線電波縱橫交錯地在大空氣中是以光速傳播著，利用發射和設備傳送著無線電信號。對于簡易的調頻調制電路裝置的對講機來說，它的聲音是要依靠電磁波來完成，電磁波發射功率的大小是直接關系到無線對講機收發的效能，當然對講機與對講機之間的匹配性和傳輸距離的遠近等因素，也會造成對講機收接效能的強弱有一定的影響，同樣電波設備的干擾更是會直接干擾對講機的收發，在某種特定環境下，由于短波會經電離層反射達到幾千甚至乎上萬公里的距離，和長波、超長波相比較，相對傳輸容量較大，所以天線方向性也較強，這樣也可以理解為對講機只要在相互匹配情況下，可以發揮其最大的功效。所以有可能遠距離的通信、廣播、航海移動通信、還有超視距雷達等，有時候白天使用短波效果也不錯的。

總結語

當通過無線電波或導線傳送出來的聲音和圖像達到一定的圖文效果的時候，實情已經進入了當今電子科技的進步和發達層面，如果將通信網絡加以暢通、流量最大化，通信信號便于處理，無線電波可以達到更好的效果，擴干擾性能穩定，那么無線電波通信不但能夠遠距離傳送信息，在民間，當人們可以隨時隨地通過無線通信設備如對講機，手機，電腦等工具輕松收發圖文信息，在合理的范圍內享受到價格低廉且優質的電信網絡服務，便利的維護程序，有效的保護私密制度，將會更好的體現到電子科技的發達給人們帶來不一樣的生活和享受。

參考文獻

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（作者單位：長江大學）