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[9349] 2015-09-16_永不消逝的电波（一）：无线电入门篇

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-17
2015-09-16_永不消逝的电波（一）：无线电入门篇 永 不 消 逝 的 电 波 （ 一 ） ： 无 线 电 入 门 篇 F r e e B u f   2 0 1 5 - 0 9 - 1 6 0 x 0 0   无 线 电 发 展 简 史 无 线 电 发 展 简 史 ·   1 8 3 7 年 ， 摩 斯 发 明 了 电 报 ， 创 造 了 摩 斯 密 码 （ M o r s e   c o d e ） ， 开 始 了 通 信 的 新 纪 元 。 ·   1 8 6 5 年 ， 英 国 的 麦 克 斯 韦 总 结 了 前 人 的 科 学 成 果 ， 提 出 电 磁 波 学 说 。 ·   1 8 7 6 年 ， 贝 尔 发 明 了 电 话 ， 能 够 直 接 将 语 言 信 号 变 为 电 能 沿 导 线 传 送 。 ·   1 8 8 7 年 ， 德 国 科 学 家 赫 兹 （ H e r t z ） 用 一 个 振 荡 偶 子 产 生 了 电 磁 波 ， 在 历 史 上 第 一 次 直 接 验 证 了 电 磁 波 的 存 在 。 ·   1 8 9 7 年 ， 意 大 利 科 学 家 马 可 尼 （ M a r c o n i ） 在 赫 兹 实 验 的 基 础 上 ， 实 现 了 远 距 离 无 线 电 信 号 的 传 送 ， 这 个 距 离 在 当 时 不 过 一 百 码 ， 但 一 年 后 他 就 实 现 了 船 只 与 海 岸 的 通 信 。 ·   1 9 0 1 年 1 2 月 1 2 日 ， 马 可 尼 做 了 跨 越 大 西 洋 传 送 无 线 电 信 号 的 表 演 。 这 一 次 他 把 信 号 从 英 国 的 C o r n w a l l 发 送 到 加 拿 大 的 N e w f o u n d l a n d 。   马 可 尼 因 此 获 得 1 9 0 9 年 度 诺 贝 尔 奖 。 与 他 分 享 这 一 年 度 诺 贝 尔 奖 的 是 布 劳 恩 （ B r a u n ） ， 因 为 布 氏 发 现 金 属 硫 化 物 具 有 单 向 导 电 性 ， 这 一 成 果 可 用 于 无 线 电 接 收 装 置 。 ·   1 9 0 4 年 ， 英 国 科 学 家 弗 莱 明 （ F l e m i n g ） 获 得 了 一 项 专 利 ， 在 专 利 说 明 书 中 描 述 了 一 个 高 频 交 变 电 流 整 流 用 的 两 极 真 空 管 ， 标 志 着 进 入 无 线 电 电 子 学 时 代 。 ·   1 9 0 6 年 ， 美 国 科 学 家 弗 雷 斯 特 （ F o r e s t ） 发 明 了 真 空 三 极 管 ， 是 电 子 技 术 发 展 史 上 第 一 个 重 要 里 程 碑 。 同 年 ， 美 国 科 学 家 费 森 登 （ F e s s e n d e n ） 在 M a s s a c h u s e t t s 领 导 了 第 一 次 广 播 。 ·   1 9 1 2 年 ， 英 国 科 学 家 埃 克 尔 斯 （ E c c l e s ） 提 出 了 无 线 电 波 通 过 电 离 层 传 播 的 理 论 ， 这 一 理 论 使 得 一 群 业 余 爱 好 者 在 1 9 2 1 年 实 现 了 短 波 试 验 性 广 播 ；   同 年 ， 美 国 的 费 森 登 （ F e s s e n d e n ） 和 阿 姆 斯 特 朗 （ A r m s t r o n g ） 改 进 了 接 收 机 的 工 作 方 式 ， 发 明 了 外 差 式 接 受 系 统 ， 这 种 形 式 仍 是 目 前 许 多 无 线 电 接 收 机 的 主 要 工 作 方 式 。 在 新 中 国 成 立 后 相 当 长 的 一 个 时 期 内 ， 由 于 考 虑 国 家 安 全 等 问 题 ， 国 家 对 无 线 电 台 实 行 “ 少 设 严 管 ” 的 政 策 ， 无 线 电 台 成 为 军 队 、 邮 电 、 广 播 、 公 安 和 交 通 等 国 家 要 害 部 门 进 行 信 息 通 信 的 重 要 工 具 。
改 革 开 放 以 后 ， 各 种 无 线 电 新 技 术 、 新 业 务 在 国 民 经 济 和 社 会 生 活 的 各 个 领 域 得 到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 ， 我 国 逐 步 成 为 全 球 无 线 电 应 用 大 国 。 近 年 来 ， 国 际 电 联 划 分 的 4 3   多 种 无 线 电 业 务 ， 已 在 我 国 通 信 、 广 电 、 铁 路 、 交 通 、 航 空 、 航 天 、 气 象 、 渔 业 、 科 研 等 行 业 和 领 域 得 到 广 泛 应 用 ， 有 力 地 推 动 了 经 济 和 社 会 发 展 的 进 程 。 0 x 0 1   电 磁 波 与 无 线 电 电 磁 波 与 无 线 电 1 .   混 为 一 谈 混 为 一 谈 O R 完 全 割 裂 完 全 割 裂 有 人 会 把 电 磁 波 、 光 、 无 线 电 波 混 为 一 谈 ， 也 有 人 会 把 它 们 完 全 割 裂 开 来 ， 这 些 都 是 不 正 确 的 。 在 快 速 变 化 的 电 流 周 围 会 产 生 电 磁 波 ， 为 了 描 述 电 磁 波 的 特 征 ， 科 学 家 们 引 入 了 频 率 、 波 长 、 波 速 三 个 物 理 参 数 : 物 理 量   概 念   单 位 频 率 （ f ）   电 磁 波 1 s 振 荡 的 次 数   赫 兹 （ H z ） 波 长 （ λ ）   电 磁 波 每 振 荡 一 次 向 前 传 播 的 距 离   米 （ m ） 波 速 （ c ）   电 磁 波 每 1 s 向 前 传 播 的 距 离   米 / 秒 （ m / s ） 公 式   C = λ f （ 波 速 = 波 长 × 频 率 ） 2 .   电 磁 波 波 段 划 分 ： 电 磁 波 波 段 划 分 ： L 波 段 、 S 波 段 、 C 波 段 、 X 波 段 、 K u 波 段 、 K 波 段 、 K a 波 段 。 这 种 划 分 方 式 是 雷 达 业 内 的 通 俗 叫 法 ， 没 有 一 个 严 格 、 统 一 的 标 准 。 通 常 的 划 分 是 ： 这 种 划 分 方 式 是 雷 达 业 内 的 通 俗 叫 法 ， 没 有 一 个 严 格 、 统 一 的 标 准 。 通 常 的 划 分 是 ： L 波 段   1 ~ 2 G H z ； S 波 段   2 ~ 4 G H z ； C 波 段   4 ~ 8 G H z ； X 波 段   8 ~ 1 2 G H z ； K u 波 段   1 2 ~ 1 8 G H z ； K 波 段   1 8 ~ 2 7 G H z ； K a 波 段   2 7 ~ 4 0 G H z ； U 波 段   4 0 ~ 6 0 G H z ； V 波 段   6 0 ~ 8 0 G H z ； W 波 段   8 0 ~ 1 0 0 G H z . 3 .   电 磁 波 的 速 度 电 磁 波 的 速 度 & 分 类 ： 分 类 ： 电 磁 波 产 生 之 后 ， 传 播 时 不 需 要 任 何 介 质 ， 在 真 空 中 也 能 传 播 ， 其 在 真 空 中 传 播 速 度 为 固 定 值 ， 是 宇 宙 中 物 质 运 动 的 最 快 速 度 ， 与 光 速 相 同 ， 数 值 为 3 × 1 0 ^ 8   ( 3 乘 1 0 的 八 次 方 )   m / s ； 电 磁 波 根 据 波 长 的 大 小 ， 分 为 短 波 、 中 波 、 长 波 、 微 波 、 红 外 线 、 可 见 光 、 紫 外 线 、 Χ 射 线 、 γ 射 线 等 。
4 .   无 线 电 波 传 播 途 径 ： 无 线 电 波 传 播 途 径 ： 无 线 电 波 广 泛 地 应 用 于 无 线 电 通 讯 、 广 播 、 电 视 等 方 面 ， 无 线 电 波 的 发 射 和 接 受 通 过 天 线 实 现 ， 其 传 播 分 为 三 种 途 径 ： 天 波 、 地 波 、 微 波 。 地 波 ： 沿 地 球 表 面 空 间 传 播 的 无 线 电 波 叫 做 地 波 。 由 于 地 球 是 一 个 大 导 体 ， 地 球 表 面 会 因 地 波 的 传 播 引 起 感 应 电 流 ， 因 此 地 波 在 传 播 过 程 中 要 损 失 能 量 ， 频 率 越 高 损 失 的 能 量 也 越 多 ， 所 以 地 波 主 要 适 用 于 长 波 、 中 波 和 中 短 波 。 天 波 ： 依 靠 电 离 层 的 反 射 来 传 播 的 无 线 电 波 叫 做 天 波 。 电 离 层 对 于 不 同 波 长 的 电 磁 波 的 反 射 和 吸 收 表 现 不 同 的 特 性 ， 波 长 越 长 ， 吸 收 越 强 反 射 越 弱 ， 因 此 短 波 最 适 宜 以 天 波 的 形 式 传 播 。 微 波 ： 微 波 是 由 于 频 率 高 、 波 长 短 ， 它 既 不 能 以 地 波 的 形 式 传 播 ， 又 不 能 依 靠 天 波 的 形 式 传 播 ， 和 光 一 样 ， 沿 直 线 传 播 。 5 .   无 线 电 与 电 磁 波 无 线 电 与 电 磁 波 频 率 在 数 百 千 赫 兹 到 数 百 兆 赫 兹 之 间 的 电 磁 波 叫 做 无 线 电 波 ， 它 包 括 短 波 、 中 波 、 长 波 、 微 波 ， 无 线 电 波 也 仅 仅 是 电 磁 波 的 一 部 分 ， 但 电 磁 波 不 仅 仅 只 有 无 线 电 波 ， 仅 仅 只 有 频 率 相 对 较 低 的 一 部 分 电 磁 波 才 叫 无 线 电 波 。 0 x 0 2   无 线 电 信 号 调 制 无 线 电 信 号 调 制 1 .   什 么 叫 调 制 ， 为 什 么 要 调 制 ？ 什 么 叫 调 制 ， 为 什 么 要 调 制 ？ 声 音 的 频 率 是 2 0 H Z - 2 0 K H Z ， 转 变 成 电 磁 波 后 也 是 这 个 频 率 ， 属 于 低 频 。 电 磁 波 的 频 率 越 高 越 容 易 传 送 得 更 远 。 所 以 音 频 需 搭 载 在 高 频 信 号 上 才 能 传 输 得 更 远 ， 音 频 搭 载 上 高 频 信 号 的 过 程 就 叫 调 制 。 调 频 波 波 形 无 线 电 信 号 是 原 始 信 号 和 已 调 振 荡 信 号 的 总 称 。 声 音 、 图 像 、 文 字 、 电 码 等 欲 传 送 的 信 息 ， 通 过 转 换 设 备 后 ， 转 变 成 为 相
应 变 化 的 电 压 或 电 流 ， 这 种 变 化 的 电 压 或 电 流 称 为 原 始 信 号 。 在 发 射 机 中 原 始 信 号 是 用 来 调 制 高 频 振 荡 的 ， 或 者 说 是 用 来 控 制 高 频 振 荡 的 某 一 参 数 的 ， 因 此 又 称 为 调 制 信 号 或 控 制 信 号 。 经 过 调 制 的 高 频 振 荡 ， 或 者 说 参 数 按 调 制 信 号 规 律 变 化 的 高 频 振 荡 ， 称 为 已 调 振 荡 （ 已 调 波 ） 。 调 制 的 目 的 是 为 了 把 音 频 传 送 到 更 远 的 地 方 。 目 前 常 用 的 方 法 有 调 幅 （ A M ） 和 调 频 ( F M ) 两 种 方 法 。 A M ( A m p l i t u d e   M o d u l a t i o n   调 幅 ) : 调 制 幅 度 ， 高 频 信 号 的 幅 度 随 着 音 频 信 号 幅 度 的 改 变 而 改 变 ， 当 音 频 信 号 的 幅 度 高 时 高 频 信 号 的 幅 度 也 跟 着 高 ， 反 之 跟 着 变 低 ， 形 成 音 频 信 号 的 幅 度 包 络 ， 但 高 频 信 号 的 频 率 保 持 不 变 ； 调 幅 的 特 点 是 频 宽 宽 ， 距 离 短 。 频 宽 宽 的 意 思 是 对 阻 碍 物 的 穿 透 能 力 强 ， 但 是 传 输 距 离 较 短 F M ( F r e q u e n c y   M o d u l a t i o n   调 频 ) : 调 制 频 率 ， 高 频 信 号 的 频 率 随 着 音 频 信 号 幅 度 的 改 变 而 改 变 ， 当 音 频 信 号 的 幅 度 高 时 高 频 信 号 的 频 率 也 跟 着 高 ， 反 之 跟 着 变 低 ， 但 高 频 信 号 的 幅 度 保 持 不 变 。 调 频 的 特 点 是 频 宽 窄 ， 距 离 长 。 频 宽 窄 的 意 思 是 对 阻 碍 物 的 穿 透 能 力 弱 ， 但 是 传 输 距 离 长 。 注 ： 注 ： 频 率 ： 波 在 一 定 时 间 内 震 动 次 数 幅 度 ： 波 在 震 动 时 候 上 下 的 幅 度 大 小 调 制 器 ：   用 于 实 现 调 制 信 号 对 高 频 载 波 信 号 的 调 制 ， 产 生 已 调 波 输 出 。 高 频 放 大 器 ：   对 产 生 的 已 调 波 进 行 功 率 及 幅 度 的 放 大 后 送 至 天 线 发 射 出 去 。 电 源 ：   为 电 路 各 个 部 分 提 供 电 源 。 数 字 信 号 波 形 0 x 0 3   日 常 生 活 中 的 无 线 电 日 常 生 活 中 的 无 线 电 1 .   收 音 机 （ 无 线 广 播 ） 收 音 机 （ 无 线 广 播 ）
在 一 般 的 收 音 机 或 收 录 音 机 上 都 有 A M 及 F M 波 段 ， 这 两 个 波 段 是 用 于 收 听 国 内 广 播 的 ， 若 收 音 机 上 还 有 S W 波 段 时 ， 那 么 除 了 国 内 短 波 电 台 之 外 ， 还 可 以 收 听 到 世 界 各 国 的 广 播 电 台 节 目 。 一 般 中 波 广 播 ( M W :   M e d i u m   W a v e ) 采 用 了 调 幅 ( A M ) 的 方 式 ， 在 不 知 不 觉 中 ， M W 及 A M 之 间 就 划 上 了 等 号 。 实 际 上 M W 只 是 诸 多 利 用 A M 调 制 方 式 的 一 种 广 播 ， 像 在 高 频 ( 3 - 3 0 M H z ) 中 的 国 际 短 波 广 播 所 使 用 的 调 制 方 式 也 是 A M ， 甚 至 比 调 频 广 播 更 高 频 率 的 航 空 导 航 通 讯 ( 1 1 6 - 1 3 6 M H z ) 也 是 采 用 A M 的 方 式 ， 只 是 我 们 日 常 所 说 的 A M 波 段 指 的 就 是 中 波 广 播 ( M W ） 。 2 .   遥 控 器 遥 控 器 3 .   路 由 器 路 由 器 频 率 ： 2 . 4 G H z 、 5 G H z 双 频 路 由 ： 2 . 4 G & 5 G H z
4 .   卫 星 天 线 卫 星 天 线 目 前 ， 卫 星 电 视 广 播 采 用 了 三 种 方 式 ： 目 前 ， 卫 星 电 视 广 播 采 用 了 三 种 方 式 ： 一 、 通 过 普 通 的 通 信 卫 星 将 模 拟 或 数 字 电 视 信 号 转 发 到 本 地 电 视 台 、 有 线 电 视 网 或 集 体 接 收 站 进 入 千 家 万 户 ； 二 、 采 用 模 拟 技 术 ， 使 用 大 功 率 电 视 直 播 卫 星 直 接 向 家 庭 广 播 电 视 信 号 ， 由 于 这 种 电 视 信 号 未 经 数 字 压 缩 处 理 ， 每 个 转 发 器 只 能 直 播 一 路 电 视 节 目 信 号 ， 每 颗 卫 星 一 般 只 能 直 播 几 路 电 视 节 目 ； 三 、 采 用 K u 频 段 数 字 视 频 压 缩 卫 星 电 视 直 播 。 每 个 卫 星 转 发 器 可 向 装 有 约 为 0 . 5 ～ 0 . 8 m 左 右 的 小 口 径 卫 星 接 收 天 线 的 家 庭 直 播 5 ～ 8 路 电 视 节 目 ， 一 颗 卫 星 可 以 直 播 1 0 0 多 路 电 视 信 号 。 这 种 业 务 亦 称 卫 星 数 字 电 视 直 播 ( D V B - S ) ； 随 着 航 天 技 术 、 数 字 电 视 技 术 、 微 电 子 技 术 、 码 率 压 缩 技 术 的 突 破 性 进 展 ， 使 卫 星 电 视 由 原 来 的 C 频 段 转 播 进 入 了 数 字 K u 频 段 的 直 播 卫 星 阶 段 。 卫 星 数 字 电 视 直 播 的 发 展 已 成 为 全 球 热 点 。 C 波 段 天 线 波 段 天 线 & K u 波 段 天 线 波 段 天 线 c 波 段 卫 星   机 顶 盒 的 大 锅   直 径 1 . 2 米
户 户 通 （ 村 村 通 ） 直 播 星 小 锅   直 径 0 . 3 米 卫 星 天 线 的 一 些 小 知 识 ： 卫 星 天 线 的 一 些 小 知 识 ： ·   在 卫 星 通 信 中 ， 要 先 从 地 面 站 向 卫 星 上 发 送 通 信 信 号 ， 叫 上 行 ， 经 过 卫 星 上 的 星 载 设 备 进 行 放 大 ， 再 发 送 回 地 面 的 另 一 个 接 收 站 接 收 ， 叫 下 行 。 ·   为 防 止 上 行 和 下 行 频 率 重 叠 干 扰 ， 系 统 中 上 行 和 下 行 各 采 用 一 个 频 率 进 行 发 送 ， 从 地 面 向 卫 星 发 送 上 行 信 号 的 频 率 叫 上 行 频 率 ， 从 卫 星 向 地 面 发 送 下 行 信 号 的 频 率 叫 下 行 频 率 。 ·   卫 星 天 线 调 试 参 数 ： 本 振 频 率 、 下 行 频 率 、 符 号 率 、 极 化 方 式 ， 不 过 目 前 大 多 数 机 顶 盒 自 带 自 动 搜 索 功 能 ， 所 以 这 些 参 数 无 需 牢 记 。
亚 洲 七 号 卫 星 部 分 节 目 参 数 近 期 F r e e B u f 报 道 也 曾 报 道 过 ， A P T   组 织   T u r l a   使 用 基 于 卫 星 的 通 信 实 现   C & C 。 上 面 提 及 的 间 谍 组 织 使 用 使 用 了 D V B - S 调 制 器 （ 下 图 ） ：
这 里 我 们 稍 微 了 解 一 下 ： 这 里 我 们 稍 微 了 解 一 下 ： D V B - S ( E T S 3 0 0 4 2 1 )   数 字 卫 星 广 播 系 统 标 准 。 数 字 卫 星 广 播 系 统 标 准 。 特 点 ： 卫 星 传 输 具 有 覆 盖 面 广 、 节 目 容 量 大 等 特 点 。 数 据 流 的 调 制 采 用 四 相 相 移 键 控 调 制 ( Q P S K ) 方 式 ， 工 作 频 率 为 1 1 / 1 2 G H z 。 F r e e B u f 也 曾 报 道 过 ， 今 年 的 B l a c k H a t 大 会 上 也 有 个 卫 星 相 关 的 议 题 《 利 用 卫 星 接 收 器 扩 展 僵 尸 网 络 》 。 5 .   机 场 塔 台 与 飞 机 机 场 塔 台 与 飞 机 一 般 来 说 ， 降 落 的 灰 机 高 度 在 6 K 的 时 候 会 通 过 无 线 电 与 机 场 塔 台 联 系 ， 首 次 联 系 时 会 向 机 场 塔 台 报 告 本 次 航 班 的 编 号 、 已 经 收 到 的 机 场 通 播 编 号 等 （ 起 飞 的 时 候 灰 机 和 塔 台 之 间 也 会 有 通 信 联 系 ） 。 然 后 机 场 塔 台 会 回 复 该 航 班 ， 是 否 已 经 从 雷 达 上 看 到 该 航 班 、 该 航 班 应 继 续 进 行 的 操 作 （ 例 如 保 持 目 前 航 向 等 ） ， 然 后 该 航 班 会 重 复 一 次 机 场 塔 台 刚 刚 发 布 的 指 挥 信 息 。 这 就 完 成 了 一 次 联 系 。
机 场 塔 台 & 飞 机 参 考 知 乎 ： 机 场 塔 台 的 无 线 电 环 境 有 什 么 要 求 ？ 在 其 周 围 私 设 电 台 会 对 塔 台 和 飞 机 通 讯 造 成 哪 些 影 响 ？ 我 国 民 航 使 用 的 无 线 电 频 率 ： 1 0 9 0 M H z 民 用 对 讲 机 使 用 的 无 线 电 频 率 ： 4 0 8 - 4 0 9 M H z 警 用 频 率 ： 3 5 0 - 3 9 0 M H z
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