什么是無線電物理 無線電系和電子系哪個(gè)強(qiáng)

無線電基本知識介紹，無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射和接收的物理原理是什么？無線電是什么？無線電物理是冷門嗎？

本文導(dǎo)航

• 業(yè)余無線電入門基礎(chǔ)知識
• 無線通信頻率和功率的關(guān)系
• 無線電在當(dāng)代有什么用
• 無線電系和電子系哪個(gè)強(qiáng)

業(yè)余無線電入門基礎(chǔ)知識

　　無線電

　　無線電是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，其頻率 300GHz 以下 (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, 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(dòng)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。

　　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)證了麥克斯韋爾的理論。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(dòng)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(gè)定期播出的無線電廣播娛樂節(jié)目。

　　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(bào)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(gè)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(dòng)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(bào)的貢獻(xiàn)”獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　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。

　　無線電的用途

　　無線電的最早應(yīng)用于航海中，使用摩爾斯電報(bào)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(dòng)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(bào)。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(shí)，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(dòng)至一個(gè)新的地區(qū)后，調(diào)頻收音機(jī)可以自動(dòng)根據(jù)邊帶信息自動(dòng)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(jì)的數(shù)字集群電話系統(tǒng)。

　　電話

　　* 蜂窩電話或移動(dòng)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(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)由一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(shí)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(shí)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（Blueteeth）是一種短距離無線通訊的技術(shù)。

　　辨識

　　* 利用主動(dòng)及被動(dòng)無線電裝置可以辨識以及表明物體身分。（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(gè)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，單邊帶調(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。

　　導(dǎo)航

　　* 所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都使用裝備了精確時(shí)鐘的衛(wèi)星。導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)其位置和定時(shí)信息。接收機(jī)同時(shí)接受多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號。接收機(jī)通過測量電波的傳播時(shí)間得出它到各個(gè)衛(wèi)星的距離，然后計(jì)算得出其精確位置。

　　* Loran系統(tǒng)也使用無線電波的傳播時(shí)間進(jìn)行定位，不過其發(fā)射臺都位于陸地上。

　　* VOR系統(tǒng)通常用于飛行定位。它使用兩臺發(fā)射機(jī)，一臺指向性發(fā)射機(jī)始終發(fā)射并象燈塔的射燈一樣按照固定的速率旋轉(zhuǎn)。當(dāng)指向型發(fā)射機(jī)朝向北方時(shí)，另一全向發(fā)射機(jī)會發(fā)射脈沖。飛機(jī)可以接收兩個(gè)VOR臺的信號，從而通過推算兩個(gè)波束的交點(diǎn)確定其位置。

　　* 無線電定向是無線電導(dǎo)航的最早形式。無線電定向使用可移動(dòng)的環(huán)形天線來尋找電臺的方向。

　　雷達(dá)

　　* 雷達(dá)通過測量反射無線電波的延遲來推算目標(biāo)的距離。并通過反射波的極化和頻率感應(yīng)目標(biāo)的表面類型。

　　* 導(dǎo)航雷達(dá)使用超短波掃描目標(biāo)區(qū)域。一般掃描頻率為每分鐘兩到四次，通過反射波確定地形。這種技術(shù)通常應(yīng)用在商船和長距離商用飛機(jī)上。

　　* 多用途雷達(dá)通常使用導(dǎo)航雷達(dá)的頻段。不過，其所發(fā)射的脈沖經(jīng)過調(diào)制和極化以便確定反射體的表面類型。優(yōu)亮的多用途雷達(dá)可以辨別暴雨、陸地、車輛等等。

　　* 搜索雷達(dá)運(yùn)用短波脈沖掃描目標(biāo)區(qū)域，通常每分鐘2－4次。有些搜索雷達(dá)應(yīng)用多普勒效應(yīng)可以將移動(dòng)物體同背景中區(qū)分開來

　　* 尋的雷達(dá)采用于搜索雷達(dá)類似的原理，不過對較小的區(qū)域進(jìn)行快速反復(fù)掃描，通?？蛇_(dá)每秒鐘幾次。

　　* 氣象雷達(dá)與搜索雷達(dá)類似，但使用圓極化波以及水滴易于反射的波長。風(fēng)廓線雷達(dá)利用多普勒效應(yīng)測量風(fēng)速，多普勒雷達(dá)利用多普勒效應(yīng)檢測災(zāi)害性天氣。

　　加熱

　　* 微波爐利用高功率的微波對食物加熱。（注：一種通常的誤解認(rèn)為微波爐使用的頻率為水分子的共振頻率。而實(shí)際上使用的頻率大概是水分子共振頻率的十分之一。）

　　動(dòng)力

　　* 無線電波可以產(chǎn)生微弱的靜電力和磁力。在微重力條件下，這可以被用來固定物體的位置。

　　* 宇航動(dòng)力: 有方案提出可以使用高強(qiáng)度微波輻射產(chǎn)生的壓力作為星際探測器的動(dòng)力。

　　天文學(xué)

　　* 是通過射電天文望遠(yuǎn)鏡接收到的宇宙天體發(fā)射的無線電波信號可以研究天體的物理、化學(xué)性質(zhì)。這門學(xué)科叫射電天文學(xué)。

　　附錄：

　　無線電頻率

　　無線電波含有迅速振動(dòng)的磁場。振動(dòng)的速度就是波的頻率，以赫茲(Hz)為單位。1赫茲等于每秒振動(dòng)一下。一千赫(kHz)等于1000赫茲。不同頻率的波段用來發(fā)射各種不同的信息。

　　無線電按波長和頻率分

　　長波：波長>1000， 頻率M3000KHz-30 KHz

　　中波: 波長100M-1000M, 頻率300 KHz- 3000 KHz

　　短波: 波長100M-10M， 頻率3MHz～30MHz

　　超短波:波長1M-10M， 頻率30MHz -300MHz, 亦稱甚高頻（VHF）波、米波

　　微波: 波長1M-1MM, 頻率300MHz-300KMHz,

　　我們收聽收看廣播電視使用的無線電波，是電磁波的一部分頻段。它們也都符合電磁波的特性。其最常用參數(shù)有傳播速度(c),波長(λ),周期(T),頻率(f)等

　　電磁波傳播速度(c)= 頻率(f) ×波長 (λ)

　　周期(T)=1/ 頻率(f)

　　c =3×10的8次方 m/sec

　　其中，頻率就是每秒鐘發(fā)生的波的個(gè)數(shù)（即振動(dòng)次數(shù)），波長是每一個(gè)波的傳播距離，周期是一個(gè)波所占用的時(shí)間。

無線通信頻率和功率的關(guān)系

其基本原理就是電磁感應(yīng)。在電流周圍存在磁場。

無線電是高頻電流，它周圍就產(chǎn)生交替變化的磁場，這是個(gè)隨高頻電流變化的磁場，變化的磁場周圍又產(chǎn)生感生電流,感生電流又產(chǎn)生磁場,這樣電磁波就向遠(yuǎn)方傳播了。當(dāng)這個(gè)電磁波遇到導(dǎo)體就在導(dǎo)體上產(chǎn)生感生電動(dòng)勢，通過放大就可以收到遠(yuǎn)方的消息。

接收、發(fā)射雙用的。首先記住隨身WiFi和無線網(wǎng)卡類似，目前市面上兩者功能可以通用的。都可作發(fā)射，也可作接收。

使用的話，首先得安裝驅(qū)動(dòng)，然后設(shè)置參數(shù)就行，可以接收外面的無線路由器發(fā)出的WiFi信號，這是作接收使用；發(fā)射信號即模擬AP，當(dāng)自己的電腦和筆記本有網(wǎng)絡(luò)的情況下，插上隨身WiFi，轉(zhuǎn)換成AP模式就可以發(fā)射WiFi信號了，其他的無線設(shè)備（ipad、智能手機(jī)等）可無線網(wǎng)絡(luò)共享。

無線電在當(dāng)代有什么用

無線電系和電子系哪個(gè)強(qiáng)

就業(yè)前景很好。

無線電物理采用近代物理學(xué)和電子信息科學(xué)的基本理論方法及實(shí)驗(yàn)手段研究電磁場和電磁波及其與物質(zhì)相互作用的基本規(guī)律。無線電物理學(xué)的主要內(nèi)容是，以物理學(xué)的基本理論方法和近代實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為手段，研究客觀現(xiàn)象的基本規(guī)律，據(jù)以開發(fā)新型的電子器件和系統(tǒng)，并在實(shí)際中推廣應(yīng)用。與工程或技術(shù)學(xué)科相比，它更注重基本規(guī)律的探索、更注重把工程與技術(shù)的發(fā)展放在科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上;與物理學(xué)的其它分支相比，它更注重物理學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科向應(yīng)用的延伸、更注重物理規(guī)律在電子學(xué)上的應(yīng)用。因此，無線電物理學(xué)是立足于基礎(chǔ)學(xué)科、著眼于應(yīng)用學(xué)科的一門邊緣學(xué)科。大力開展有關(guān)的教學(xué)與科研、培養(yǎng)高層次的專門人才，對于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展，有重要的戰(zhàn)略意義。