【簡(jiǎn)介:】無(wú)線(xiàn)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(gè)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(shū), 常見(jiàn)的有三 3KHz~300GHz(ITU-國(guó)際電信聯(lián)
無(wú)線(xiàn)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(gè)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(shū), 常見(jiàn)的有三 3KHz~300GHz(ITU-國(guó)際電信聯(lián)盟規(guī)定), 9KHz~300GHz, 10KHz~300GHz。
無(wú)線(xiàn)電技術(shù)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳播信號(hào)的技術(shù)。
無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的原理在于,導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會(huì)產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電波。利用這一現(xiàn)象,通過(guò)調(diào)制可將信息加載于無(wú)線(xiàn)電波之上。當(dāng)電波通過(guò)空間傳播到達(dá)收信端,電波引起的電磁場(chǎng)變化又會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。 通過(guò)解調(diào)將信息從電流變化中提取出來(lái),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(guó)皇家學(xué)會(huì)的論文《電磁場(chǎng)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。
1864年,英國(guó)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(guó)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(zhǎng)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(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了麥克斯韋的理論。他證明了無(wú)線(xiàn)電輻射具有波的所有特性,并發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)方程可以用偏微分方程表達(dá),通常稱(chēng)為波動(dòng)方程。
1906年圣誕前夜,雷吉納德·菲森登(Reginald Fessenden)在美國(guó)麻薩諸塞州采用外差法實(shí)現(xiàn)了歷史上首次無(wú)線(xiàn)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(kāi)播世界上第一個(gè)定期播出的無(wú)線(xiàn)電廣播娛樂(lè)節(jié)目。 [編輯本段]發(fā)明 關(guān)于誰(shuí)是無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的發(fā)明人還存在爭(zhēng)議。
1893年,尼科拉·特斯拉(Nikola Tesla)在美國(guó)密蘇里州圣路易斯首次公開(kāi)展示了無(wú)線(xiàn)電通信。在為“費(fèi)城富蘭克林學(xué)院”以及全國(guó)電燈協(xié)會(huì)做的報(bào)告中,他描述并演示了無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)電技術(shù)的專(zhuān)利,英國(guó)專(zhuān)利12039號(hào),“電脈沖及信號(hào)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(guó)獲得了無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的專(zhuān)利。然而,美國(guó)專(zhuān)利局于1904年將其專(zhuān)利權(quán)撤銷(xiāo),轉(zhuǎn)而授予馬可尼發(fā)明無(wú)線(xiàn)電的專(zhuān)利。這一舉動(dòng)可能是受到馬可尼在美國(guó)的經(jīng)濟(jì)后盾人物,包括湯瑪斯·愛(ài)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(wú)線(xiàn)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(guó)最高法院重新認(rèn)定特斯拉的專(zhuān)利有效。這一決定承認(rèn)他的發(fā)明在馬可尼的專(zhuān)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(guó)政府就可以避免付給馬可尼公司專(zhuān)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(kāi)辦了世界上首家無(wú)線(xiàn)電工廠(chǎng),雇傭了大約50人。
無(wú)線(xiàn)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(dòng)使用等各個(gè)發(fā)展階段,無(wú)線(xiàn)電技術(shù)已成為現(xiàn)代信息社會(huì)的重要支柱。 [編輯本段]無(wú)線(xiàn)電技術(shù)傳入中國(guó) 光緒二十三年四月一日(1897年5月2日)《時(shí)務(wù)報(bào)》第25冊(cè)刊出譯文《無(wú)線(xiàn)電報(bào)》,這是無(wú)線(xiàn)電報(bào)一詞在中國(guó)的最早出現(xiàn)。自此,拉開(kāi)了無(wú)線(xiàn)電報(bào)經(jīng)由期刊傳播的序幕。早期的無(wú)線(xiàn)電報(bào)技術(shù)傳播主要以綜合類(lèi)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(lèi)論文,其中不乏最新的技術(shù)及發(fā)明的篇目。隨著無(wú)線(xiàn)電報(bào)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(lái)看,已自成體系,為其今后專(zhuān)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(wú)線(xiàn)電的用途
無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)電有著多種應(yīng)用形式,包括無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng),各種移動(dòng)通信以及無(wú)線(xiàn)電廣播等。
以下是一些無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)電報(bào)。它采用開(kāi)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(hào),即摩爾斯電碼。
* 調(diào)幅廣播可以傳播音樂(lè)和聲音。調(diào)幅廣播采用幅度調(diào)制技術(shù),即話(huà)筒處接受的音量越大則電臺(tái)發(fā)射的能量也越大。 這樣的信號(hào)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(lè)和聲音。對(duì)頻率調(diào)制而言,話(huà)筒處接受的音量越大對(duì)應(yīng)發(fā)射信號(hào)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(tái)。同時(shí),波長(zhǎng)越短的無(wú)線(xiàn)電波的傳播也越接近于光波直線(xiàn)傳播的特性。
* 調(diào)頻廣播的邊帶可以用來(lái)傳播數(shù)字信號(hào)如,電臺(tái)標(biāo)識(shí)、節(jié)目名稱(chēng)簡(jiǎn)介、網(wǎng)址、股市信息等。在有些國(guó)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(lái)的頻道。
* 航海和航空中使用的話(huà)音電臺(tái)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(xiàn)。
* 政府、消防、警察和商業(yè)使用的電臺(tái)通常在專(zhuān)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(duì)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(huà)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(duì)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(wú)線(xiàn)電(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一種為軍隊(duì)、警察、急救等特殊部門(mén)設(shè)計(jì)的數(shù)字集群電話(huà)系統(tǒng)。
電話(huà)
* 蜂窩電話(huà)或移動(dòng)電話(huà)是當(dāng)前最普遍應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)通信方式。蜂窩電話(huà)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(huà)名稱(chēng)的來(lái)源。當(dāng)前廣泛使用的移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)包括:GSM,CDMA和TDMA。運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)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(huà)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(xiàn)。銥星則是低軌道衛(wèi)星系統(tǒng),直接使用手機(jī)天線(xiàn)
電視
* 通常的模擬電視信號(hào)采用將圖像調(diào)幅,伴音調(diào)頻并合成在同一信號(hào)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(hào)一半的帶寬。
緊急服務(wù)
* 無(wú)線(xiàn)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(lái)在緊急情況下對(duì)人員或測(cè)量通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行定位的小型無(wú)線(xiàn)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(hào)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)通訊的技術(shù)。
辨識(shí)
* 利用主動(dòng)及被動(dòng)無(wú)線(xiàn)電裝置可以辨識(shí)以及表明物體身份。(參見(jiàn)射頻識(shí)別)
其它
* 業(yè)余無(wú)線(xiàn)電是無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者參與的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)通訊。業(yè)余無(wú)線(xiàn)電臺(tái)可以使用整個(gè)頻譜上很多開(kāi)放的頻帶。愛(ài)好者使用不同形式的編碼方式和技術(shù)。有些后來(lái)商用的技術(shù),比如調(diào)頻,上邊帶調(diào)幅,數(shù)字分組無(wú)線(xiàn)電和衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器,都是由業(yè)余愛(ài)好者首先應(yīng)用的。