“泛濫成災”的電波

黃宗慈

在我們周圍，從天上到水底，從地球到茫茫無際的宇宙空間，到處都彌漫著一種特殊的物質 ? ?電磁波。現代社會生活時刻也離不開電波，它的應用遍及各個領域。國際上各項政治、經濟、文化活動依賴著電波。隨著人類社會的進一步發展，電波的作用也愈來愈顯著，它的應用范圍也越來越寬廣。

但是，電波這樣“泛濫成災”又給人類帶來了很大的麻煩。從天外來的電波固然可以向我們傳達遙遠天體的信息，對于天文學家來說，是無價之寶，可是對使用電波的其他一些人來說，卻是令人討厭的“干擾”。現代社會中，為了與形形色色的干擾電波作斗爭，人們花費的人力、物力、財力數量之大是驚人的。使用電波的人越來越多，他們相互間的干擾也越來越嚴重。

如果對各種各樣的電波放任自流，讓它們自由泛濫，那么就會使電波的一切好處化為烏有，甚至會帶來災難。

為了充分利用電波的積極方面，最大限度地約束它的不利影響，人們就把整個電磁波譜劃分成許多波段，按各波段的特點分配給不同的無線電業務使用，就象交通運輸上把道路劃分成快車道、慢車道、人行道以及高速公路一樣。當然，電波的劃分要復雜得多。幾十年來，國際電信聯盟組織了大量人力從事這項工作，因為它不僅是一個科學技術問題，而且是關系到各國切身利益的大事。無線電波段劃分已成為國際政治斗爭的一個尖銳復雜的問題。

無線電波是怎樣劃分成不同波段，又怎樣按其各波段特點分配給各種無線電業務呢？

我們知道，各種電磁波都是在空間傳播的交變電磁場，分別有不同的波長和頻率。波長就是電磁波在一個振蕩周期內所走的距離，而頻率則是它每秒鐘完成的振蕩次數，單位叫赫茲，簡稱赫。任何頻率的電磁波，它在真空中的傳播速度都是每秒鐘30萬公里（3×108米／秒）。因此電磁波的波長、頻率與波速的關系是：波長（米）×頻率（赫）=波速（3×108米／秒）。

由此，知道了波長就知道了頻率。一般無線電波是指波長從100000米到0.75毫米的電磁波。

這樣，就可以按照無線電波的波長來劃分成許多波段。各種波段的傳播特點和傳輸信息的能力也不同，正像狹窄的小路只能供人步行或非機動車輛通過，而寬闊的高級公路卻可行駛載重的大卡車或高速汽車一樣。各個波段的寬度也不同。頻率越高（即波長越短）則頻帶越寬。例如短波段的頻率從3兆赫到30兆赫，頻帶寬度只有27兆赫，就只能用于小容量的通信。而厘米波段的頻率是從3，000兆赫到30，000兆赫，頻帶寬度有27，000兆赫，比短波段寬1000倍，它傳輸信息的能力就比短波段大得多，一條線路上可以讓成千上萬的人同時通電話。光通信用的光波頻帶最寬，比厘米波段還寬幾萬倍，它的通信容量就更驚人了。現在，無線電波的應用越來越廣泛，使用的頻率就越來越高，或者說波長越來越短。

無線電波的波段劃分和名稱各國還不完全統一，尤其是從超短波到紅外線部分。下面介紹一下最通用的波段劃分和其主要用途。

超長波：波長100000—10000米，即頻率3—30千赫的電波。這種電波沿地面傳播，損耗很小，還能繞過途中遇到的障礙物，可以圍繞地球作環球傳播。它也善于在海水和土壤中傳播，還能夠穿過電離層。由于這些特點，超長波適宜于對水下潛艇通信、對遠洋航行的船艦通信等。

長波：波長10000—1000米，即頻率30—300千赫的電波。長波可以用地波形式（沿地球表面）傳播，也可以用天波形式（在大地與電離層之間反復反射）傳播。用較大的輻射功率，可以進行較遠距離的通信。長波通信適合用于越洋通信、地下通信、無線電測位、導航等。

長波和超長波通信的共同缺點是發射設備很龐大，設備造價高，而整個波段的頻帶很窄，所以通信的容量很小。

中波：波長l000—100米，即頻率300千赫—3兆赫的電波，可以用地波和天波的形式傳播。這個波段，我們大家都很熟悉，打開收音機聽國內廣播主要是在這個波段。一般廣播電臺的中波廣播都是用的550—1600千赫頻率。中波的傳播沒有短波遠，但比較穩定可靠。

短波：波長100—10米，即頻率3—30兆赫的電波，短波用地波形式傳播距離不能很遠，用天波形式由電離層反射則可以傳播很遠。我們聽廣播時，可以收到很遠的短波廣播。此外，短波還用于遠距離通信。短波傳播的最大弱點是穩定性和可靠性差，在收聽短波廣播時，聲音時起時伏，變化不定。

超短波：波長10—l米，即頻率30—300兆赫的電波。目前各國對超短波的叫法尚不統一，有的把波長小于短波的電波叫作超短波，包括米波、分米波、厘米波和毫米波在內，有的把分米波、厘米波和毫米波叫作微波。超短波的波長較短，一般不能從電離層作全反射，只能靠空間波傳播，也就是電波從發射點輻射出來后通過地面上的空間直線傳播到接收點，因此它傳播不遠。超短波應用于電視廣播；現在我國電視廣播用的十二個頻道，都是在超短波波段。它還用于導航、雷達、移動通信等。

分米波（300—3000兆赫）和厘米波（3000—30000兆赫）主要用于微波接力通信和衛星通信。這種電波都是沿地面上空直線傳播，由于地面曲率的緣故，它一般只能傳播40—50公里遠。要想進行遠距離通信，必須沿著線路每隔40—50公里設置一個接力站，收下前一個站送來的信號加以放大，然后傳送到下一個站，好象接力賽跑一樣，所以叫微波接力通信。各國現在都廣泛利用微波接力線路傳送電視節目。自從20世紀60年代中期衛星通信登上“空間舞臺”以后，也都使用厘米波，主要是4千兆赫和6千兆赫。微波波段的另一個重要用途是散射通信，就是利用對流層、電離層等處空中介質對電磁波的散射作用，在兩地之間建立通信聯系。

微波的邊界是毫米波，頻率從30千兆赫到300千兆赫，與光波的長邊界即紅外線部分交界，因此，微波的特性也從普通無線電波向光波靠近。現在毫米波主要是用于波導通信。所謂波導，就是空心的金屬或介質管子，讓毫米波可以在這種空心管內向前傳播。由于毫米波頻率很高，頻帶寬度達到270千兆赫，所以通信的容量很大，一對波導可以供幾十萬人同時通電話。不過，毫米波波導通信并沒有廣泛使用。自從激光在20世紀60年代初出現之后，它便后來居上，現在各國都投入很大力量在搞光通信。

比毫米波更短的電磁波就是紅外線，它的波長從0.76微米750到微米。人的眼睛看不見紅外線。比紅外線頻率更高的就是可見光，也就是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫這七色光了。利用光學玻璃纖維傳輸信息的光纖通信是當前進展最快的一種通信方式，它能傳輸極高頻率的光波，例如現在常用的頻率較低的近紅外線，它的頻率也達到300兆兆赫，比微波頻率還高幾萬倍。因此，光纖通信的容量極大，一對比頭發絲還細的光纖可以傳送幾百萬路電話或幾千套電視節目。由于它傳的是光波，還不怕雷電和工業用強電的干擾，加上其它許多優點，所以它是最有前途的通信方式。

紫外線：它的波長比可見光更短。對于波長極短的波，長度單位用埃，一埃等于一億分之一厘米（10—8厘米）。紫外線的波長約400—3900埃，在生物學和醫學中常用它來殺菌消毒，治療皮膚病和軟骨病等。

x射線：波長約20—0.06埃，介于紫外線與Y射線之間。由于它是1895年德國物理學家倫琴發現的，所以也叫倫琴射線。它的穿透能力很強，在科研中用以研究晶體結構，工業上用于金屬探傷，醫學上用于治療和透視等。

宇宙射線：這是一種天外來客，來自宇宙空間的高能粒子流，能量非常高。生物到了地球大氣層以外，碰到了它就會受傷，是人類進行空間航行時要設法對付的敵人。

上面講的無線電波（從超長波到毫米波）、紅外線、可見光、紫外線、x射線、Y射線等，按波長依次排列，就構成了所謂的“電磁波譜”。