【簡介:】無線電是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的電磁波,是其中的一個有限頻帶,上限頻率 在300GHz(吉赫茲),下限頻率較不統(tǒng)一, 在各種射頻規(guī)范書, 常見的有三 3KHz~300GHz(ITU-國際電信聯(lián)
無線電是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的電磁波,是其中的一個有限頻帶,上限頻率 在300GHz(吉赫茲),下限頻率較不統(tǒng)一, 在各種射頻規(guī)范書, 常見的有三 3KHz~300GHz(ITU-國際電信聯(lián)盟規(guī)定), 9KHz~300GHz, 10KHz~300GHz。
無線電技術(shù)是通過無線電波傳播信號的技術(shù)。
無線電技術(shù)的原理在于,導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會產(chǎn)生無線電波。利用這一現(xiàn)象,通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。當(dāng)電波通過空間傳播到達(dá)收信端,電波引起的電磁場變化又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。 通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來,就達(dá)到了信息傳遞的目的。
麥克斯韋最早在他遞交給英國皇家學(xué)會的論文《電磁場的動力理論》中闡明了電磁波傳播的理論基礎(chǔ)。他的這些工作完成于1861年至1865年之間。
1864年,英國科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在,推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。 1887年德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。之后,人們又進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn),不僅證明光是一種電磁波,而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波,它們的本質(zhì)完全相同,只是波長和頻率有很大的差別。
海因里?!?shù)婪颉ず掌潱℉einrich Rudolf Hertz)在1886年至1888年間首先通過試驗(yàn)驗(yàn)證了麥克斯韋的理論。他證明了無線電輻射具有波的所有特性,并發(fā)現(xiàn)電磁場方程可以用偏微分方程表達(dá),通常稱為波動方程。
1906年圣誕前夜,雷吉納德·菲森登(Reginald Fessenden)在美國麻薩諸塞州采用外差法實(shí)現(xiàn)了歷史上首次無線電廣播。菲森登廣播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗誦《圣經(jīng)》片段。位于英格蘭切爾姆斯福德的馬可尼研究中心在1922年開播世界上第一個定期播出的無線電廣播娛樂節(jié)目。 [編輯本段]發(fā)明 關(guān)于誰是無線電臺的發(fā)明人還存在爭議。
1893年,尼科拉·特斯拉(Nikola Tesla)在美國密蘇里州圣路易斯首次公開展示了無線電通信。在為“費(fèi)城富蘭克林學(xué)院”以及全國電燈協(xié)會做的報告中,他描述并演示了無線電通信的基本原理。他所制作的儀器包含電子管發(fā)明之前無線電系統(tǒng)的所有基本要素。
古列爾莫·馬可尼(Guglielmo Marconi)擁有通常被認(rèn)為是世界上第一個無線電技術(shù)的專利,英國專利12039號,“電脈沖及信號傳輸技術(shù)的改進(jìn)以及所需設(shè)備”。
尼科拉·特斯拉1897年在美國獲得了無線電技術(shù)的專利。然而,美國專利局于1904年將其專利權(quán)撤銷,轉(zhuǎn)而授予馬可尼發(fā)明無線電的專利。這一舉動可能是受到馬可尼在美國的經(jīng)濟(jì)后盾人物,包括湯瑪斯·愛迪生,安德魯·卡耐基影響的結(jié)果。1909年,馬可尼和卡爾·費(fèi)迪南德·布勞恩(Karl Ferdinand Braun)由于“發(fā)明無線電報的貢獻(xiàn)”獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
1943年,在特斯拉去世后不久,美國最高法院重新認(rèn)定特斯拉的專利有效。這一決定承認(rèn)他的發(fā)明在馬可尼的專利之前就已完成。有些人認(rèn)為作出這一決定明顯是出于經(jīng)濟(jì)原因。這樣二戰(zhàn)中的美國政府就可以避免付給馬可尼公司專利使用費(fèi)。
1898年,馬可尼在英格蘭切爾姆斯福德的霍爾街開辦了世界上首家無線電工廠,雇傭了大約50人。
無線電經(jīng)歷了從電子管到晶體管,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各個發(fā)展階段,無線電技術(shù)已成為現(xiàn)代信息社會的重要支柱。 [編輯本段]無線電技術(shù)傳入中國 光緒二十三年四月一日(1897年5月2日)《時務(wù)報》第25冊刊出譯文《無線電報》,這是無線電報一詞在中國的最早出現(xiàn)。自此,拉開了無線電報經(jīng)由期刊傳播的序幕。早期的無線電報技術(shù)傳播主要以綜合類期刊為主,多為介紹新鮮事物的文章,隨后才出現(xiàn)了介紹原理的科技類論文,其中不乏最新的技術(shù)及發(fā)明的篇目。隨著無線電報技術(shù)的發(fā)展,在期刊中傳播的內(nèi)容也有所變化,出現(xiàn)了諸多法令性的文章。從晚清后期期刊中傳播的文章來看,已自成體系,為其今后專業(yè)期刊的出現(xiàn)以及學(xué)科建制的形成奠定了理論基礎(chǔ)。 [編輯本段]無線電的用途
無線電的最早應(yīng)用于航海中,使用摩爾斯電報在船與陸地間傳遞信息?,F(xiàn)在,無線電有著多種應(yīng)用形式,包括無線數(shù)據(jù)網(wǎng),各種移動通信以及無線電廣播等。
以下是一些無線電技術(shù)的主要應(yīng)用:
通信
聲音
* 聲音廣播的最早形式是航海無線電報。它采用開關(guān)控制連續(xù)波的發(fā)射與否,由此在接收機(jī)產(chǎn)生斷續(xù)的聲音信號,即摩爾斯電碼。
* 調(diào)幅廣播可以傳播音樂和聲音。調(diào)幅廣播采用幅度調(diào)制技術(shù),即話筒處接受的音量越大則電臺發(fā)射的能量也越大。 這樣的信號容易受到諸如閃電或其他干擾源的干擾。
* 調(diào)頻廣播可以比調(diào)幅廣播更高的保真度傳播音樂和聲音。對頻率調(diào)制而言,話筒處接受的音量越大對應(yīng)發(fā)射信號的頻率越高。調(diào)頻廣播工作于甚高頻段(Very High Frequency,VHF)。頻段越高,其所擁有的頻率帶寬也越大,因而可以容納更多的電臺。同時,波長越短的無線電波的傳播也越接近于光波直線傳播的特性。
* 調(diào)頻廣播的邊帶可以用來傳播數(shù)字信號如,電臺標(biāo)識、節(jié)目名稱簡介、網(wǎng)址、股市信息等。在有些國家,當(dāng)被移動至一個新的地區(qū)后,調(diào)頻收音機(jī)可以自動根據(jù)邊帶信息自動尋找原來的頻道。
* 航海和航空中使用的話音電臺應(yīng)用VHF調(diào)幅技術(shù)。這使得飛機(jī)和船舶上可以使用輕型天線。
* 政府、消防、警察和商業(yè)使用的電臺通常在專用頻段上應(yīng)用窄帶調(diào)頻技術(shù)。這些應(yīng)用通常使用5KHz的帶寬。相對于調(diào)頻廣播或電視伴音的16KHz帶寬,保真度上不得不作出犧牲。
* 民用或軍用高頻話音服務(wù)使用短波用于船舶,飛機(jī)或孤立地點(diǎn)間的通訊。大多數(shù)情況下,都使用單邊帶技術(shù),這樣相對于調(diào)幅技術(shù)可以節(jié)省一半的頻帶,并更有效地利用發(fā)射功率。
* 陸地中繼無線電(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一種為軍隊(duì)、警察、急救等特殊部門設(shè)計的數(shù)字集群電話系統(tǒng)。
電話
* 蜂窩電話或移動電話是當(dāng)前最普遍應(yīng)用的無線通信方式。蜂窩電話覆蓋區(qū)通常分為多個小區(qū)。每個小區(qū)由一個基站發(fā)射機(jī)覆蓋。理論上,小區(qū)的形狀為蜂窩狀六邊形,這也是蜂窩電話名稱的來源。當(dāng)前廣泛使用的移動電話系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)包括:GSM,CDMA和TDMA。運(yùn)營商已經(jīng)開始提供下一代的3G移動通信服務(wù),其主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)為UMTS和CDMA2000。
* 衛(wèi)星電話存在兩種形式:INMARSAT 和 銥星系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)都提供全球覆蓋服務(wù)。 INMARSAT使用地球同步衛(wèi)星,需要定向的高增益天線。銥星則是低軌道衛(wèi)星系統(tǒng),直接使用手機(jī)天線
電視
* 通常的模擬電視信號采用將圖像調(diào)幅,伴音調(diào)頻并合成在同一信號中傳播。
* 數(shù)字電視采用MPEG-2圖像壓縮技術(shù),由此大約僅需模擬電視信號一半的帶寬。
緊急服務(wù)
* 無線電緊急定位信標(biāo) (emergency position indicating radio beacons,EPIRBs), 緊急定位發(fā)射機(jī)或 個人定位信標(biāo)是用來在緊急情況下對人員或測量通過衛(wèi)星進(jìn)行定位的小型無線電發(fā)射機(jī)。它的作用是提供給救援人員目標(biāo)的精確位置,以便提供及時的救援。
數(shù)據(jù)傳輸
* 數(shù)字微波傳輸設(shè)備、衛(wèi)星等通常采用正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)。QAM調(diào)制方式同時利用信號的幅度和相位加載信息。這樣,可以在同樣的帶寬上傳遞更大的數(shù)據(jù)量。
* IEEE 802.11是當(dāng)前無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)的標(biāo)準(zhǔn)。它采用2GHz或5GHz頻段,數(shù)據(jù)傳輸速率為11 Mbps或54 Mbps。
* 藍(lán)牙(Bluetooth)是一種短距離無線通訊的技術(shù)。
辨識
* 利用主動及被動無線電裝置可以辨識以及表明物體身份。(參見射頻識別)
其它
* 業(yè)余無線電是無線電愛好者參與的無線電臺通訊。業(yè)余無線電臺可以使用整個頻譜上很多開放的頻帶。愛好者使用不同形式的編碼方式和技術(shù)。有些后來商用的技術(shù),比如調(diào)頻,上邊帶調(diào)幅,數(shù)字分組無線電和衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)器,都是由業(yè)余愛好者首先應(yīng)用的。