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为什么无线电波成为短距离通信首选频段?

为什么无线电波被选为远程与近距离传输载体?

引言

石器时代靠徒步或马骆驼传递信息,极慢。驯兽稍快,进入二十一世纪科技爆发期,通信速度实现质变——手机拨号瞬间连接万里之外。短信、通话均依托电波(EM波)传输。

为什么无线电波成为短距离通信首选频段?
电磁波频谱与无线电波位置

电磁波类型繁多,本文聚焦无线电波:定义、传播、检测、简易收音机制作。先了解基础概念。

电磁波(EM波)

电磁波是放电或闪电产生的电磁辐射形式。任何放电均产生波长接近无线电波的电磁波。具波动性:传播、衍射、折射、干涉(同频/近频波交叉时)。频谱从低频长波无线电波至高频短波γ射线,γ射线能量最高。

无线电波

电磁辐射一种,频率约150kHz~100MHz。

振荡器

理解无线电传输需懂振荡器。分机械/电振荡器,聚焦电振荡器:电容并联线圈构成。给电容充电启动振荡,能量在电容极板电场与线圈磁场间交替转移,电流往返流动。电流流动损耗部分能量转化为电容、线圈、导线内能。

无线电发射机

放电产生射频电磁辐射。雷电时收音机噼啪声,因闪电产生的无线电波与附近台信号干涉。家中微小火花(开关大电流、恒温器、电铃触点)均产生收音机可接收的电磁波。早期发射机基于火花原理,现代发射机架构不同,含:

  1. 振荡器:电容+线圈,选参使电路振荡于数kHz/MHz。接天线产生振荡电场。
  2. 反馈放大器:振荡器因损耗需外部补能,补能须与振荡器谐振。从振荡器取微小电流分量送放大器,放大后同频反馈回振荡器维持持续振荡。

调制器

仅有振荡器与反馈放大器只能产生恒频恒幅连续波。调制器对载波调制:调幅(AM)调制幅度,调频(FM)调制频率。音频电动势与载波送入调制器,载波幅度随音频波形变化,调幅波经天线发射。

无线电波检测

抛物面反射器定向反射波至数英里外接收站,用于卫星通信与微波中继。电磁波到达金属物体产生微弱电流。天线接收所有附近传输电流,直接听只会听到混杂噪音。需收音机选频:

自制简易收音机步骤

确认发射台功率足但无收听?加入放大电路(按图连接)。简易收音机成型。无线电波能量最低,单位时间传输数据量小,适合本地/近距离传输,音频信号无延迟传达。

为什么选择无线电波用于远/近距离传输?

无线电波无微波热效应。低频无线电波衍射能力强,山后也能收听。接收机无需面对发射机(视距传输)。中低频波绕射翻山越岭,转播台提升信号质量。其他电磁波衍射能力差。

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