无线电波可以传得很远的原因

2011-06-16 21:07:11来源: 互联网

短波通信是指波长为100~10米(频率为3~30兆赫)的无线电。在通信现代化的战争中,短波通信被广泛用于传输电报、电话、数据和静态图像,在军用远程通信中占据极其重要的地位。陆地上的作战指挥所要与远处的部队或海上的军舰进行通信,都要依靠短波电台。短波通信发射功率小,传输距离远,建站迅速,便于机动,是军用无线电通信的主要方式之一,被誉为现代战场的“神行太保” 。

  被埋没的“英雄”

  然而,在很多年以前,人们利用无线电波进行通信时,主要都是利用波长在 1000米以上的中、长波。为什么科学家们只利用长波波段呢?原来,最早人们以为无线电波只能沿直线传播,而地球表面是圆弧形状的,电波向前传播时会很快地飞出地球,远处的电台就接收不到信号了。后来,科学家们发现了电磁波的地波传播方式。长波和中波可以沿地表传播很远,而短波在沿地表传播时,却只能传播几十公里。这是为什么呢?中学物理课本告诉我们,这是因为当电波在传播过程中遇到障碍物时,如果障碍物尺寸远远小于其波长,那么电波就能够绕过障碍物而继续传播。如果障碍物尺寸与波长差不多或者大于波长,那么电波就会被障碍物所阻挡。所以长波和中波在这方面的本领要比短波强得多。此外,地表对地波有吸收作用。工作频率越高,也就是波长越短,地面的电导率和介电常数越低,传输衰减就越强。因而短波因为能量损失较多而不能传播到很远的距离。可是,当人们不断采用波长更长的电波,发射和接收天线就得做得越来越高,发射机和接收机的体积因此也越来越庞大。长波通信的高额成本和笨重的设备大大限制了无线电通信的发展。长波通信的发展遇到了难题。

  从大火中“脱颖而出”

  在无线电应用的最初阶段,不仅大批的科学家从事这方面的研究工作,而且还有一大批业余的无线电爱好者也被无线电奇妙的特性所深深吸引。他们利用自制的简易设备,互相之间联络并进行各种通信游戏。当然,他们没有能力和条件去建立庞大而昂贵的长波通信系统,所以不得不挤在不被专业无线电工程师看好的短波领域来施展拳脚。但是,正是在这些不被看好的地方产生了奇迹。

  1921年,意大利首都罗马的近郊发生了一场大火。一个业余无线电爱好者用仅有几十瓦功率的小短波发射台向外发出了求救信号。他原指望附近能有人收到信号并通知消防人员,但这一信号竟意外被几千公里外、处于欧洲大陆另一端的丹麦首都哥本哈根的一些业余无线电台收到了。这在当时简直是一件不可思议的事情。以后又有许多类似的事情发生,说明这不是一个偶然现象。短波怎么有如此神奇的功能呢?是否短波也能实现长距离通信?科学家们终于重新开始研究短波的传播规律。

  军事通信的“能手”

  经过研究,科学家们终于发现,短波是利用大气层中的电离层的反射传播到几千公里以外的地方去的。大气层在受到太阳光的照射后,形成一层带电的空气层,称为电离层。电离层在离地面60公里一直到2000公里左右。当无线电波进入电离层后,就会因为折射而产生弯曲,就像光的折射一样。当无线电波深入到电离层一定深度后,它就会掉转方向向下传播,最终重新返回地面,返回地面的无线电波又被地面反射回天空,再被反射回地面,这样多次跳跃,就可以传到很远的地方去了。这称为天线传播。而长波在电离层中传播时被吸收得很厉害,还没有回到地面,就衰减完了。短波可以在电离层中“来去自如”,使短波终于找到了大显身手的地方。

  电离层的高度和电子密度随昼夜、季节、年份的不同而变化,故短波通信选用的工作频率也要相应地改变。白天电离层电子密度较大,可用较高的工作频度,夜间电离层电子密度较小,宜用较低的工作频度,一昼夜需数次改变工作频度,才能保障通信顺畅。特别在拂晓和黄昏时,电离层电子密度变化较大,更须及时改变频率,否则将导致通信中断。

  第一条短波通信线路于1924年在德国的瑙恩和阿根廷的布宜诺斯艾利斯之间建立。1927年,我国生产了短波电台,并在中国国民革命军中建立了短波通信。 1931年,中国工农红军开始建立短波通信。在历次革命战争中,短波通信对保障作战指挥发挥了重要的作用。卫星通信问世以来,许多短波通信业务被卫星通信所代替,但由于短波通信具有独特优点及新技术的应用,使它在军事上仍是一种不可缺少的通信方式。

  下期预告:军事爱好者都知道,潜艇的续航力很大,可长期在大洋中航行。那么,当它在海水中潜航时,是如何与陆地进行通信的呢?和水面舰艇一样,使用短波通信行不行?请看下期的《洞穿海水传军情——军用长波通信》。

关键字:无线电波

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0616/article_10114.html
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