电子通信技术中电磁场和电磁波的运用

2017-03-22 18:31李艳++高健
电子技术与软件工程 2017年3期
关键词:电磁场电磁波

李艳++高健

摘 要当今世界,电磁场技术和电磁波技术对电子通信系统技术有着重大意义,电磁场和电磁波的运用也受到越来越多科学家的高度重视。人们所使用的电子信息系统都是通过电磁波传递信息来进行工作的。本文对电磁场技术和电磁波技术做出了具体研究,并对电磁场和电磁波对电子通信技术的运用进行了分析讨论。

【关键词】电磁场 电磁波 电子通信技术

在当前这样一个信息技术化的时代,电子通信技术发展迅速和人们的生活已密不可分。电磁场和电磁波在电子通信中发挥着重大的作用,实现了信息传递的高效性。电磁场、电磁波看似无形,但却是信息传播的载体,渗透到了人们的生活中。在人们的需求中,电磁场和电磁波理论一步步的发展,雷达、通信、广播、导航等各种电子产品在通信过程中都离不开电磁波和电磁场的作用。

1 电磁场与电磁波的概述

1.1 电磁场的概况

16世纪下半叶,英国物理学家吉伯特最先对电磁现象进行了研究,但是由于研究方法原始,仍无法解释电磁场这一现象和其产生原因。18世纪,著名物理学家库伦和卡文迪对电磁征象展开了钻研,发现出了电磁场的定量测量仪,使对电磁场的钻研产生了质的奔腾。1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,得出了磁和电之间的干系,为电磁钻研奠基了根本。1831年,英国物理学家法拉第经研究发现电和磁之间存在着紧密的联系,并通过大量实验得出了电磁感应定律。英国物理学家麦克斯韦对电磁之间的相互关系进行了探讨,对电磁场的涵义进行了说明,他还分析总结了电磁现象的规律,提出了位移电流等有关概念。

1.2 电磁波的概况

1865年,物理学家麦克斯韦预测出电磁波,1887年-1888年间,德国物理学家赫兹于尝试中证明了电磁波的存在。电磁波是互相垂直且相同的电场与磁场作用所产生的,是以波动的方式传播的电磁场。在空间中,电磁波以波的方式移动,能够传递能量信号。如果按照频率来进行分类,电磁辐射可分为低频辐射和高频辐射,其中包含无线电波、微波、可见光、红外光和紫外光等。

2 电磁场和电磁波在电子通信中的运用

2.1 电磁场和电磁波在移动通信技术中的运用

1920年,科学家开始对现代移动通信技术进行研究。1920年-1940年,移动通信技术处于最初的发展阶段。1987年,我国第一代移动电话,首部模拟蜂窝移动电话开始投入使用。第二代移动通信技术是以传输技术为核心,主要使用数字时分多址技术和码分多址技术,它的出现有效提高了系统存储量,提供了低速数据业务。随着我国通信技术的迅猛发展,很快第三代移动通信技术出现,相比第一代第二代,第三代移动技术与互联网移动技术相结合,使得传输速度有了巨大的提高,而且成功实现高速数据传输功能和多媒体服务功能,数据传输速率最高可达2MB/s。随着我国社会的迅猛发展,第三代移动通信技术已不能满足各行各业的信息交流。第四代移动通信技术应势而生。第四代移动通信技术是通过宽带网络与其他网络结合,具有较强的无线信号传输能力。第四代移动通信技术具有较快的信息传输速度,最高可达100MB/s,可以实现不同频率间的自动转换。

2.2 电磁场和电磁波在微波通讯技术中的运用

电磁场和电磁波对微波通信起着至关重要的作用,微波通信主要是通过电磁波作为传送载体,携带各种信息。微波是指在300MHz-300GHz频率内的电磁波。电磁波搭载各种信号,以光速在空气中进行传播。当电磁波在传播过程中遇到信号接收设备时,信号接收设备中所携带的滤波器会对传送的电磁波产生一种滤波作用,滤波器会根据信息的波长来对电磁波中所携带的各种信息进行选择。

微波波长较短,在有物体阻碍的情况下传播的距离有限。因此,微波通信需要在中继接力的手段下才能进行传播。微波中继站的设置需要严格按照标准,即每50千米设置一个微波增强装置,可以弥补传输中所损耗的信号能量。在长距离传输的条件下,需要设置较多的微波增强装置,这不仅降低了信号的传输效率,还浪费大量的资金。微波通信的实用性并不高。

2.3 电磁场和电磁波在卫星通信中的运用

电磁波在电子通信技术中发挥着重要作用,在各类电子设备中运用广泛。第二次世界大战期间,雷达成为了电磁场运用中最活跃的部分。1958年,美国发射了世界上第一颗用于通信技术的实验卫星。1946年,首次实现美洲、欧洲、非洲三大洲的通信。1964年,成功研究出了卫星导航系统。1969年,定点同步卫星已送上大洋上空,卫星地球站已遍布世界各大国家。卫星通信技术也逐步趋于成熟。

二次世界大战之后,各国相继开始研发通信卫星,电磁场技术和电磁波技术对提高卫星通信的信号质量起着至关重要的作用。卫星的通信方式基本是采用人造地球卫星作为信息的中转站,对电磁信息进行传播、反射、转换,使其能够在世界各地的通信卫星间进行传播。

地球上建立的通信卫星站可分为以下三种,分别是海洋通信站、地面通信站、大气通信站。卫星通信可以看成是一种特殊的微波信息,通信卫星中转站也可以看作是微波信息中转站。卫星通信与微波通信有许多相同的地方,都需要通过中转站来进行信号的传输、转换和反射,这与微波通信中的微波信号增强器对增强微波的效果相类似。因而,卫星通信可以认为是一种微波通信。我国居民目前所使用的是与地球自转同步的同步卫星,其中运用了大量电磁波技术和电磁场技术。

3 结语

电子通信技术贯穿着众多领域,人们的生活和电子通信技术紧密连接,电磁场技术和电磁波技术在电子通信技術中发挥着重要的作用,电磁场和电磁波技术的运用也越来越广泛,成功在移动通信、微波通信、卫星通信中运用。人类应该通过自己的智慧不断改革研制出新的电磁波技术,让电子通信技术充分发挥其作用。

参考文献

[1]黄健全.电磁场与无线电技术的运用实践技术[J].实验研究与探索,2011(06).

[2]顾红军.电磁场与电磁波的教学改革研究[J].长春理工大学学报,2012(09).

[3]姜宇.在“电磁场与电磁波”课程中建立创新理念[J].电气电子教学学报,2009.

作者单位

1.吉林交通职业技术学院电子信息学院 吉林省长春市 130012

2.大唐长春第三热电厂运行管理部 吉林省长春市 130103

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