無線電原理與發(fā)展歷程研究

鄭方宇

（南京航空航天大學，南京210000）

1 無線電原理

無線電是指能夠在任意空間中傳播的，一種以能量或信號為傳播形式，磁場與電場在傳播的過程中在空間中互相垂直，并且垂直于傳播方向的電磁波。無線電波含有磁場，磁場振動的速度就是無線電波的頻率，以赫茲（Hz）為單位。1赫茲等于每秒振動一下，一千赫（kHz）就等于1000赫茲。人們通常用不同頻率的波段，來發(fā)射各種不同的信息。無線電是電磁波中的一個有限頻帶，其頻率從幾十Hz（甚至更低）到3000GHz 左右，波長從幾十Mm到0.lmm左右。一般來說，無線電的射頻規(guī)范主要有三種：3kHz ～300GHz，9kHz ～300GHz，10kHz ～300GHz。在天文學上，無線電波又被稱為射電波，簡稱射電。無線電波的傳遞既不依靠電線，也不用依靠空氣媒介幫助它傳播，有些能夠從大氣層上空反射傳播，有些波能夠在空間直線傳播，有些電波能夠在地球表面?zhèn)鞑?，有些波甚至能穿透大氣層，飛向遙遠的宇宙空間。自然輻射源或發(fā)信天線所輻射的無線電波，在自然條件下的媒質(zhì)到達收信天線的過程，就稱為無線電波的傳播。

無線電技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的前身具有極重要的意義，這項技術(shù)主要是利用頻率來實現(xiàn)信號的傳輸和接收，主要是以可以隨意傳播的電磁波為介質(zhì)進行[1]。也就是說，無線電技術(shù)就是一種利用無線電原理，通過無線電波來進行信號傳播的技術(shù)。無線電技術(shù)中使用的這段電磁波通常稱為無線電波。無線電技術(shù)的原理在于，改變導體中電流的強弱能夠產(chǎn)生無線電波。在電磁場里，任何磁場的變化都會產(chǎn)生電場，任何電場的變化也會產(chǎn)生磁場。交互變化的電磁場不僅可能存在于導體、電流或電荷的周圍，還能夠脫離產(chǎn)生它的波源向遠處傳播，這種在空間以一定速度傳播的交變電磁場，就稱為電磁波。無線電波傳輸信號及對應的接收過程都要借助于頻率變化。任何一種無線電信號傳輸系統(tǒng)均由發(fā)信部分、收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成。無線電傳送具有很多優(yōu)勢，比如說電波傳輸不依靠電線；傳播距離遠、速度快，衰減小；摒除了時空約束；頻段寬等等。但是向外發(fā)射電磁波有一定的條件，即足夠高的振蕩頻率和盡可能大的空間，這樣才有可能有效的將電磁場的能量傳播出去，達到傳遞信息的目的。

2 無線電的發(fā)展歷程

無線電的誕生于一百多年前，一般認為美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉是無線電的最早發(fā)明人。1893年，尼古拉·特斯拉在美國第一次公開展示了無線電通信。1897年，尼古拉·特斯拉于在美國獲得了無線電技術(shù)的專利。但是，1904年美國專利局把尼古拉·特斯拉的專利權(quán)撤銷，轉(zhuǎn)而授予馬可尼發(fā)明無線電的專利。意大利的馬可尼受到了電磁波發(fā)現(xiàn)者赫茲論文的啟發(fā)，開始嘗試用無線電進行傳輸，并于1896年申請到關于無線電技術(shù)的專利。無線電的開始廣泛應用于航海中，使用摩爾斯電報在海洋與陸地之間傳遞信息。

二十世紀，無線電技術(shù)得到進一步的發(fā)展。1931年出現(xiàn)了電離層理論，出現(xiàn)短波電臺，輕便而經(jīng)濟的短波電臺使得它在廣播中得到了廣泛的應用。二十世紀40年代，無線電發(fā)展史上出現(xiàn)了微波技術(shù)。微波沿直線傳播，接近光頻，它能夠穿過電離層而不被反射，因此微波需經(jīng)通訊衛(wèi)星、中繼站等將它反射后傳播到設定的目標。

無線電經(jīng)歷了各個發(fā)展階段，從電子管到晶體管，再到集成電路，從短波到超短波，再到微波，從模擬方式到數(shù)字方式，從固定使用到移動使用等，極大地推動了人類社會的發(fā)展與前進。二十一世紀，無線電技術(shù)將得到全新的發(fā)展，比如說無線電能傳輸技術(shù)，是一項前瞻性技術(shù)，也是當前電氣工程領域最活躍的熱點研究方向之一，被美國《技術(shù)評論》雜志評選為未來十大科研方向之一，中國科學技術(shù)協(xié)會也將其列入十項引領未來的科學技術(shù)[2]。無線電技術(shù)將會全方位融入人們的日常領域，抗干擾能力更強，傳輸?shù)男畔⒁矔踩?，它已?jīng)成為現(xiàn)代信息社會的重要支撐，在未來將會覆蓋更寬泛的領域，構(gòu)建網(wǎng)絡化、寬帶化的信息，這也是是現(xiàn)如今社會進步的總趨勢。

3 結(jié)束語

科學技術(shù)的發(fā)展，推動了我國無線廣播事業(yè)的進一步發(fā)展，與此同時，帶動了以計算機為基礎的新媒體發(fā)展，突破了傳統(tǒng)廣播媒體發(fā)展的桎梏，這標志著人類進入了新媒體時代。在新時代背景下，廣大受眾獲取與傳播信息的渠道產(chǎn)生了新變化，無線電廣播作為主流媒體，其發(fā)展也受到越來越多人關注[3]。目前，無線電有著多種應用形式，包括無線網(wǎng)絡，無線電廣播和各種移動通信等，它在多個領域中，都獲得了普遍的運用，體現(xiàn)出極大地適用價值，儼然已經(jīng)成為人們不可缺失的日常生活部分。如今，無線電技術(shù)得到了廣泛的應用，但是仍存在一些問題，仍然有較廣的拓展空間。這促使人們尋求新的發(fā)展方式，促進技術(shù)創(chuàng)新，提升無線電技術(shù)的運用成效，從而顯示出無線電技術(shù)獨特的運用價值。