遲航民

摘要：電子通信技術(shù)與我們的生活有很大的關(guān)系，電話、網(wǎng)絡(luò)、微信等都需要電子通信技術(shù)的支持。而電子通信技術(shù)中，電磁場(chǎng)和電磁波技術(shù)發(fā)揮的作用是巨大的，電磁信號(hào)的強(qiáng)弱會(huì)直接影響電子通信的效果。本文對(duì)電磁場(chǎng)和電磁波做了簡單的介紹，然后詳細(xì)分析了電磁場(chǎng)和電磁波在電子通訊技術(shù)中的應(yīng)用，希望能夠幫助我們對(duì)電子通信技術(shù)，電磁場(chǎng)與電磁波有更多的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：電子通信技術(shù)；電磁場(chǎng)；電磁波；應(yīng)用分析

近年來，信息技術(shù)發(fā)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(chǎn)生的影響越來越大。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫氖謾C(jī)、電腦等，都離不開電子通信技術(shù)。在電子通信中，電磁場(chǎng)和電磁波的作用是至關(guān)重要的，它們雖然是無形的，看不見的，但是卻能作為載體，實(shí)現(xiàn)信息的高效傳播。電磁場(chǎng)和電磁波與人們的生活有著非常密切的聯(lián)系，生活中的各種電子產(chǎn)品、無線網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、無線電視等都要依托電磁場(chǎng)和電磁波的作用，電磁場(chǎng)和電磁波的應(yīng)用范圍越來越廣。

一、電磁場(chǎng)與電磁波的發(fā)現(xiàn)

（一）吉伯特與電磁場(chǎng)

人類對(duì)電磁現(xiàn)象的研究始于16世紀(jì)下半葉，最早發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象的是英國人吉伯特。但是受到當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法的限制，無法對(duì)生成電磁場(chǎng)的原理進(jìn)行準(zhǔn)確的解釋。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，之后很多的物理學(xué)家都開始了對(duì)電磁現(xiàn)象的研究，物理學(xué)家卡文迪、庫倫，利用測(cè)量儀器完成了對(duì)電磁場(chǎng)的測(cè)量，這是電磁現(xiàn)象研究的里程碑，人們對(duì)電磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步。物理學(xué)家法拉第在不斷的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化量會(huì)對(duì)感應(yīng)電流產(chǎn)生影響，證實(shí)了電與磁的關(guān)系，并總結(jié)出了著名的電磁感應(yīng)定律。此后，麥克斯韋更深入的研究了電與磁的關(guān)系，提出了電磁場(chǎng)和位移電流等概念。

（二）麥克斯韋與電磁波

物理學(xué)家麥克斯韋在1865年，正式測(cè)出了電磁波，而證明電磁波真的存在的是德國物理學(xué)家赫茲，時(shí)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(chǎng)和電磁場(chǎng)，以波的形式在空間中移動(dòng)形成的，其傳播方向與電場(chǎng)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(dāng)電磁波的波長達(dá)到一定范圍的時(shí)候，即380780nm，是可以被肉眼發(fā)現(xiàn)的，這種電磁波就是可見光。電磁輻射產(chǎn)生的條件比較簡單，只要粒子或者物體的溫度高于絕對(duì)零度，就會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，電磁輻射量與溫度之間是成正比關(guān)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(chǎng)與電磁波在電子通信中的應(yīng)用

（一）移動(dòng)通訊中的應(yīng)用

在電子通信中，電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)用最為廣泛、與人們生活聯(lián)系最為密切的就是移動(dòng)通訊領(lǐng)域。早在1920年，科研人員已經(jīng)開始研究移動(dòng)通訊技術(shù)。20世界80年代，我國第一代移動(dòng)通訊技術(shù)逐漸成熟并投入使用，這體現(xiàn)在1987年我國第一個(gè)TACS模擬蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)的使用。這一階段，信息的傳輸主要依靠的是模擬技術(shù)和FDMA，即分頻多址技術(shù)。隨后又產(chǎn)生了2G、3G 技術(shù)，3G技術(shù)的出現(xiàn)，代表著我國移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展的巨大飛躍，3G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的有效結(jié)合，大大提高了無限頻率的使用效率。相對(duì)于第一、二代移動(dòng)通訊技術(shù)，3G技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度更快，服務(wù)更多。第三代通訊信號(hào)的覆蓋范圍大大增加，信息連接也更加便捷，利用3G信號(hào)，無線通信設(shè)備、有線通信設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息快速連接。第三代移動(dòng)通訊技術(shù)依托的主要是WCDMA、CDMA2000 等技術(shù)，在這些技術(shù)的支持下，我國社會(huì)各領(lǐng)域的通訊需求都能夠得到滿足。隨著我國社會(huì)的發(fā)展，各行業(yè)間信息交流需求增大，移動(dòng)通訊系統(tǒng)升級(jí)勢(shì)在必行，在這樣背景下，第四代移動(dòng)通訊技術(shù)，即4G誕生。4G技術(shù)將寬帶網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，提升了無限信號(hào)的傳輸能力，信息傳播速度比3G更快速，可以達(dá)到 100MB/s，還增加了不同頻率之間的轉(zhuǎn)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(shù)的應(yīng)用

在微波通訊領(lǐng)域，電磁場(chǎng)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(chǎn)生則依賴于電磁場(chǎng)。電磁波攜帶著不同的信號(hào)，在空氣中傳播，途中一旦遇到電子信號(hào)接收設(shè)備，設(shè)備中的濾波器就會(huì)對(duì)特定頻率的電磁波進(jìn)行過濾。濾波范圍是以信息波長為依據(jù)來設(shè)定的，設(shè)定濾波范圍之后，就能選出想要的傳輸信號(hào)了。微波的波長較小，達(dá)不到肉眼可見的波長范圍，但是頻率很大，能達(dá)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(shè)置微波增強(qiáng)裝置，間隔距離為50km，用以補(bǔ)充在傳輸過程中，微波承載的信號(hào)消耗的能量。微波通訊的這種信號(hào)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(yīng)用并不廣泛。

（三）衛(wèi)星通訊中的應(yīng)用

作為電子通訊的重要載體，電磁波的應(yīng)用范圍非常廣泛，很多電子設(shè)備都會(huì)使用電磁波。二戰(zhàn)之后，很多國家開始研制并發(fā)射通信衛(wèi)星，而電磁場(chǎng)和電磁波技術(shù)的應(yīng)用，有效的提高了衛(wèi)星信號(hào)的傳輸質(zhì)量。衛(wèi)星通信主要是借助信息中轉(zhuǎn)站，即人造地球衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)各種電磁信息的反射、傳播以及轉(zhuǎn)換，完成不同通信衛(wèi)星之間信息的傳播。

與微波通訊信息傳播方式一樣，衛(wèi)星通訊信息的反射、傳輸和轉(zhuǎn)換也需要通訊站的幫助，只不過衛(wèi)星通訊的通信站比較特殊，是人造地球衛(wèi)星，因此，可以說衛(wèi)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(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度與地球自轉(zhuǎn)是保持一致的，同步衛(wèi)星中應(yīng)用了大量的電磁波、電磁場(chǎng)技術(shù)，確保民用通訊信息能夠高速傳輸。

總之，電磁場(chǎng)和電磁波的應(yīng)用，使人們的生活發(fā)生了很大的改變。尤其是根據(jù)電磁場(chǎng)和電磁波，開發(fā)的移動(dòng)通訊技術(shù)，有效的滿足了社會(huì)不同領(lǐng)域的通信需求。目前，電磁波技術(shù)已經(jīng)在微波通訊以及衛(wèi)星通訊領(lǐng)域成功運(yùn)用，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電磁場(chǎng)和電磁波的應(yīng)用范圍將會(huì)越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃健全.電磁場(chǎng)與無線電技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐技術(shù)[J].實(shí)驗(yàn)研究與探索，2011（6）.

[2]顧紅軍.電磁場(chǎng)與電磁波的教學(xué)改革研究[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（9）.