電子通信技術(shù)中電磁場和電磁波的運用分析

王昭+王超輪+劉卓耀

摘 要 本文首先對發(fā)現(xiàn)電磁場及電磁波的過程及相關(guān)內(nèi)容進行了簡明扼要的概括，然后又從衛(wèi)星通訊、移動通訊和微波通訊3個方面，分別圍繞著電磁場及電磁波在電子通信技術(shù)中的具體運用展開了敘述，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；電磁波；具體運用

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）205-0093-02

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

1 電磁場與電磁波概述

1.1 電磁場

16世紀后期就已經(jīng)有圍繞著“電磁現(xiàn)象”展開的研究，但是這一時期所應用的研究方法較為原始，無法對生成電磁場的原理進行準確解釋，奧斯特在此基礎(chǔ)上，完成了對電流磁效應的研究工作，至此，開始有越來越多的研究人員投身于對電磁效應進行尋找的過程中。法拉第便以電流和磁場間的關(guān)系為依據(jù)，提出了如下電磁感應定律：當電磁場中存在運動的閉合回路導體時，經(jīng)由該導體的磁場強度及磁場量都會發(fā)生一定的變化，進而使導體產(chǎn)生相應的電磁感應電流[ 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以及電磁場，二者在空間中以波的形式移動后，便會形成電磁波。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)生電磁輻射的相對簡單，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 電磁場及電磁波在電子通信技術(shù)中的具體運用

2.1 衛(wèi)星通訊

在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，以電磁場為核心技術(shù)所研發(fā)的雷達在戰(zhàn)場上得到了廣泛的應用，美國在1958年，就曾成功發(fā)射了服務于通訊技術(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；衛(wèi)星導航系統(tǒng)于1964年問世；1969年，定點同步衛(wèi)星被成功發(fā)送到大洋上空，與此同時，世界各國陸續(xù)對衛(wèi)星地球站進行了設(shè)置。此后，各個國家都開始了對通信衛(wèi)星的研發(fā)，實踐結(jié)果表明，無論是電磁場還是電磁波技術(shù)，都具有提高衛(wèi)星通信信號質(zhì)量的作用，因此，將電磁場及電磁波運用在衛(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)所對應通信衛(wèi)星間進行無障礙的傳播。

現(xiàn)階段，各個國家所建立通信衛(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)星通信對應的中轉(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)換以及反射信號的工作等?，F(xiàn)階段，我國絕大多數(shù)居民應用的均為同步衛(wèi)星，也就是和地球自傳同步的衛(wèi)星，該類衛(wèi)星同樣運用到了大量的電磁場及電磁波技術(shù)。

2.2 移動通訊

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

具體來說，應當是1987年問世的建立在模擬蜂窩基礎(chǔ)上的移動電話系統(tǒng)，而此時信息的傳輸途徑，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，我國的移動通訊技術(shù)邁入了全新的領(lǐng)域，3G技術(shù)的優(yōu)勢在于其通過將互聯(lián)網(wǎng)及高速移動網(wǎng)絡進行結(jié)合的方式，將無線頻率的應用效率進行了極大程度的提升。

與初代和二代的移動通訊技術(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。除此之外，三代通訊信號具有的優(yōu)勢還體現(xiàn)在信息連接便捷、覆蓋范圍增加等方面，可以說正是因為3G技術(shù)的出現(xiàn)，才真正實現(xiàn)了在無線通信設(shè)備，有線通信設(shè)備與無線網(wǎng)絡間對信息進行快速連接的目標[2]。

三代移動通訊技術(shù)的核心為CDMA2000和WCDMA，上述技術(shù)具有的優(yōu)勢，能夠在極大程度上滿足社會不同領(lǐng)域在通訊方面具有的需求。隨著社會的進步，不同領(lǐng)域間對信息交流具有的需求與過去相比有所增加，因此，對移動通訊系統(tǒng)進行升級和完善變得勢在必行，第四代的移動通訊技術(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)上對寬帶網(wǎng)絡進行了結(jié)合，對無線信號進行傳輸?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

微波通信中對各種信息進行傳輸?shù)妮d體為電磁波，電磁波又無法離開電磁場獨立形成，因此，電磁場及電磁波對微波通訊具有的作用不言而喻。

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

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。當然，也正是因為微波波長較小，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微波傳輸效果進行油化，中途接力傳輸法的應用就顯得很有必要。中途接力傳輸法指的是以50km為單位完成微波增強裝置的設(shè)置工作，以此來達到彌補傳輸所消耗微波信號能量的目的，若傳輸距離較遠，則需要設(shè)置大量微波增強裝置，但是這樣做不僅會增加施工成本，還會導致傳輸效率的降低，因此，與前兩種方式相比，微波通訊的應用頻率相對較低。

3 結(jié)論

通過對上文所敘述的內(nèi)容進行分析能夠看出，隨著電磁場與電磁波應用范圍的擴大，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不同領(lǐng)域在通信方面具有的需求進行了滿足。

在科學技術(shù)發(fā)展速度極快的當今社會，電磁場及電磁波具有的作用必然會變得更加豐富，應用范圍也會逐漸拓寬。

參考文獻

[1]李艷，高健.電子通信技術(shù)中電磁場和電磁波的運用[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)中電磁場和電磁波的運用[J].湖南城市學院學報（自然科學版），2016，25（2）：85-86.endprint