“泛濫成災(zāi)”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(zhì) ? ?電磁波?，F(xiàn)代社會生活時刻也離不開電波，它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域。國際上各項政治、經(jīng)濟、文化活動依賴著電波。隨著人類社會的進一步發(fā)展，電波的作用也愈來愈顯著，它的應(yīng)用范圍也越來越寬廣。

但是，電波這樣“泛濫成災(zāi)”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(xué)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(xiàn)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(shù)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?xí)頌?zāi)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(yè)務(wù)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(dāng)然，電波的劃分要復(fù)雜得多。幾十年來，國際電信聯(lián)盟組織了大量人力從事這項工作，因為它不僅是一個科學(xué)技術(shù)問題，而且是關(guān)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(fù)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(yè)務(wù)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(nèi)所走的距離，而頻率則是它每秒鐘完成的振蕩次數(shù)，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(guān)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?，F(xiàn)在，無線電波的應(yīng)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(tǒng)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?zhèn)鞑?，損耗很小，還能繞過途中遇到的障礙物，可以圍繞地球作環(huán)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(fù)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(dǎo)航等。

長波和超長波通信的共同缺點是發(fā)射設(shè)備很龐大，設(shè)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(nèi)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(wěn)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(wěn)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(tǒng)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(nèi)，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(fā)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(yīng)用于電視廣播；現(xiàn)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(dǎo)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(wèi)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(shè)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(xiàn)在都廣泛利用微波接力線路傳送電視節(jié)目。自從20世紀(jì)60年代中期衛(wèi)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(zhì)對電磁波的散射作用，在兩地之間建立通信聯(lián)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?，F(xiàn)在毫米波主要是用于波導(dǎo)通信。所謂波導(dǎo)，就是空心的金屬或介質(zhì)管子，讓毫米波可以在這種空心管內(nèi)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(dǎo)可以供幾十萬人同時通電話。不過，毫米波波導(dǎo)通信并沒有廣泛使用。自從激光在20世紀(jì)60年代初出現(xiàn)之后，它便后來居上，現(xiàn)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(xué)玻璃纖維傳輸信息的光纖通信是當(dāng)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(xiàn)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(fā)絲還細的光纖可以傳送幾百萬路電話或幾千套電視節(jié)目。由于它傳的是光波，還不怕雷電和工業(yè)用強電的干擾，加上其它許多優(yōu)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(xué)和醫(yī)學(xué)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(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)，工業(yè)上用于金屬探傷，醫(yī)學(xué)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(shè)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(gòu)成了所謂的“電磁波譜”。