電子通信技術(shù)中電磁場和電磁波的運用

李艷++高健

摘 要當今世界，電磁場技術(shù)和電磁波技術(shù)對電子通信系統(tǒng)技術(shù)有著重大意義，電磁場和電磁波的運用也受到越來越多科學家的高度重視。人們所使用的電子信息系統(tǒng)都是通過電磁波傳遞信息來進行工作的。本文對電磁場技術(shù)和電磁波技術(shù)做出了具體研究，并對電磁場和電磁波對電子通信技術(shù)的運用進行了分析討論。

【關(guān)鍵詞】電磁場 電磁波 電子通信技術(shù)

在當前這樣一個信息技術(shù)化的時代，電子通信技術(shù)發(fā)展迅速和人們的生活已密不可分。電磁場和電磁波在電子通信中發(fā)揮著重大的作用，實現(xiàn)了信息傳遞的高效性。電磁場、電磁波看似無形，但卻是信息傳播的載體，滲透到了人們的生活中。在人們的需求中，電磁場和電磁波理論一步步的發(fā)展，雷達、通信、廣播、導航等各種電子產(chǎn)品在通信過程中都離不開電磁波和電磁場的作用。

1 電磁場與電磁波的概述

1.1 電磁場的概況

16世紀下半葉，英國物理學家吉伯特最先對電磁現(xiàn)象進行了研究，但是由于研究方法原始，仍無法解釋電磁場這一現(xiàn)象和其產(chǎn)生原因。18世紀，著名物理學家?guī)靷惡涂ㄎ牡蠈﹄姶耪飨笳归_了鉆研，發(fā)現(xiàn)出了電磁場的定量測量儀，使對電磁場的鉆研產(chǎn)生了質(zhì)的奔騰。1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，得出了磁和電之間的干系，為電磁鉆研奠基了根本。1831年，英國物理學家法拉第經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)電和磁之間存在著緊密的聯(lián)系，并通過大量實驗得出了電磁感應定律。英國物理學家麥克斯韋對電磁之間的相互關(guān)系進行了探討，對電磁場的涵義進行了說明，他還分析總結(jié)了電磁現(xiàn)象的規(guī)律，提出了位移電流等有關(guān)概念。

1.2 電磁波的概況

1865年，物理學家麥克斯韋預測出電磁波，1887年-1888年間，德國物理學家赫茲于嘗試中證明了電磁波的存在。電磁波是互相垂直且相同的電場與磁場作用所產(chǎn)生的，是以波動的方式傳播的電磁場。在空間中，電磁波以波的方式移動，能夠傳遞能量信號。如果按照頻率來進行分類，電磁輻射可分為低頻輻射和高頻輻射，其中包含無線電波、微波、可見光、紅外光和紫外光等。

2 電磁場和電磁波在電子通信中的運用

2.1 電磁場和電磁波在移動通信技術(shù)中的運用

1920年，科學家開始對現(xiàn)代移動通信技術(shù)進行研究。1920年-1940年，移動通信技術(shù)處于最初的發(fā)展階段。1987年，我國第一代移動電話，首部模擬蜂窩移動電話開始投入使用。第二代移動通信技術(shù)是以傳輸技術(shù)為核心，主要使用數(shù)字時分多址技術(shù)和碼分多址技術(shù)，它的出現(xiàn)有效提高了系統(tǒng)存儲量，提供了低速數(shù)據(jù)業(yè)務。隨著我國通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，很快第三代移動通信技術(shù)出現(xiàn)，相比第一代第二代，第三代移動技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)移動技術(shù)相結(jié)合，使得傳輸速度有了巨大的提高，而且成功實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸功能和多媒體服務功能，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達2MB/s。隨著我國社會的迅猛發(fā)展，第三代移動通信技術(shù)已不能滿足各行各業(yè)的信息交流。第四代移動通信技術(shù)應勢而生。第四代移動通信技術(shù)是通過寬帶網(wǎng)絡與其他網(wǎng)絡結(jié)合，具有較強的無線信號傳輸能力。第四代移動通信技術(shù)具有較快的信息傳輸速度，最高可達100MB/s，可以實現(xiàn)不同頻率間的自動轉(zhuǎn)換。

2.2 電磁場和電磁波在微波通訊技術(shù)中的運用

電磁場和電磁波對微波通信起著至關(guān)重要的作用，微波通信主要是通過電磁波作為傳送載體，攜帶各種信息。微波是指在300MHz-300GHz頻率內(nèi)的電磁波。電磁波搭載各種信號，以光速在空氣中進行傳播。當電磁波在傳播過程中遇到信號接收設(shè)備時，信號接收設(shè)備中所攜帶的濾波器會對傳送的電磁波產(chǎn)生一種濾波作用，濾波器會根據(jù)信息的波長來對電磁波中所攜帶的各種信息進行選擇。

微波波長較短，在有物體阻礙的情況下傳播的距離有限。因此，微波通信需要在中繼接力的手段下才能進行傳播。微波中繼站的設(shè)置需要嚴格按照標準，即每50千米設(shè)置一個微波增強裝置，可以彌補傳輸中所損耗的信號能量。在長距離傳輸?shù)臈l件下，需要設(shè)置較多的微波增強裝置，這不僅降低了信號的傳輸效率，還浪費大量的資金。微波通信的實用性并不高。

2.3 電磁場和電磁波在衛(wèi)星通信中的運用

電磁波在電子通信技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，在各類電子設(shè)備中運用廣泛。第二次世界大戰(zhàn)期間，雷達成為了電磁場運用中最活躍的部分。1958年，美國發(fā)射了世界上第一顆用于通信技術(shù)的實驗衛(wèi)星。1946年，首次實現(xiàn)美洲、歐洲、非洲三大洲的通信。1964年，成功研究出了衛(wèi)星導航系統(tǒng)。1969年，定點同步衛(wèi)星已送上大洋上空，衛(wèi)星地球站已遍布世界各大國家。衛(wèi)星通信技術(shù)也逐步趨于成熟。

二次世界大戰(zhàn)之后，各國相繼開始研發(fā)通信衛(wèi)星，電磁場技術(shù)和電磁波技術(shù)對提高衛(wèi)星通信的信號質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。衛(wèi)星的通信方式基本是采用人造地球衛(wèi)星作為信息的中轉(zhuǎn)站，對電磁信息進行傳播、反射、轉(zhuǎn)換，使其能夠在世界各地的通信衛(wèi)星間進行傳播。

地球上建立的通信衛(wèi)星站可分為以下三種，分別是海洋通信站、地面通信站、大氣通信站。衛(wèi)星通信可以看成是一種特殊的微波信息，通信衛(wèi)星中轉(zhuǎn)站也可以看作是微波信息中轉(zhuǎn)站。衛(wèi)星通信與微波通信有許多相同的地方，都需要通過中轉(zhuǎn)站來進行信號的傳輸、轉(zhuǎn)換和反射，這與微波通信中的微波信號增強器對增強微波的效果相類似。因而，衛(wèi)星通信可以認為是一種微波通信。我國居民目前所使用的是與地球自轉(zhuǎn)同步的同步衛(wèi)星，其中運用了大量電磁波技術(shù)和電磁場技術(shù)。

3 結(jié)語

電子通信技術(shù)貫穿著眾多領(lǐng)域，人們的生活和電子通信技術(shù)緊密連接，電磁場技術(shù)和電磁波技術(shù)在電子通信技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用，電磁場和電磁波技術(shù)的運用也越來越廣泛，成功在移動通信、微波通信、衛(wèi)星通信中運用。人類應該通過自己的智慧不斷改革研制出新的電磁波技術(shù)，讓電子通信技術(shù)充分發(fā)揮其作用。

參考文獻

[1]黃健全.電磁場與無線電技術(shù)的運用實踐技術(shù)[J].實驗研究與探索，2011（06）.

[2]顧紅軍.電磁場與電磁波的教學改革研究[J].長春理工大學學報，2012（09）.

[3]姜宇.在“電磁場與電磁波”課程中建立創(chuàng)新理念[J].電氣電子教學學報，2009.

作者單位

1.吉林交通職業(yè)技術(shù)學院電子信息學院 吉林省長春市 130012

2.大唐長春第三熱電廠運行管理部 吉林省長春市 130103