很高興這個問題落到了我的專業(yè)領(lǐng)域,問題中提及的長波通信、中波通信、短波通信和微波通信,都屬于利用電磁波傳遞信息的無線通信方式。 根據(jù)電磁波的頻譜,可劃分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線和宇宙射線。 其中我們最常使用的是無線電波,其頻率從3KHz到3000GHz。 我們中學(xué)物理都學(xué)過【光速=頻率×波長】這個重要公式,光速是3×10^8米/秒,無線電波的頻率和波長成反比。 按照頻率從低到高排序,3KHz到30KHz為甚低頻,VLF是very low frequence的簡寫,然后如圖所示,向右依此類推,頻率越來越高,波長越來越短。 有一個很有意思的不同,就是國外通常是按頻率來劃分,而中國通常按波長來命名。例如國外會說VLF,而中國會說這是甚長波,其實含義是一致的,都指的是這一段頻譜。 為了有效的輻射能量,天線的長度與波長是成正比的,通常是波長的1/4,最短也不能短過1/10,然后信號才能夠有效的輻射。 1.長波通信 對于甚長波來說,波長在10公里至100公里之間,合適天線的長度最少也得1公里以上,而且會使用幾千千瓦的供電設(shè)備。 這種龐大昂貴復(fù)雜的無線通信系統(tǒng)具有著繞射和穿透能力強的特性,信號比較穩(wěn)定,傳輸距離很遠(yuǎn),特別是能夠與在海平面之下幾十到上百米的潛艇進行通信。 而其他波長短的信號遇到海平面以后就反射出去,只有這種波長非常長的信號才能夠鉆進到海水里與潛艇進行通信,因此長波通信就成為了軍用對潛通信的重要手段。 您可能會問:幾公里長的天線這可能嗎?我為什么沒有見過? 通常這種天線都是在建在兩個山頭之間的,用兩個山頭作為天線支架,并形成對潛通信的基地。 您為什么沒有見過呢?因為這種天線屬于軍事機密,方圓多少公里內(nèi)都會被設(shè)為軍事禁區(qū),你當(dāng)然不會見到。即使在內(nèi)部工作的軍人也嚴(yán)禁拍照,更不要說傳到互聯(lián)網(wǎng)上了。 為什么要保密呢?這是因為內(nèi)行可以通過天線長度、陣列形狀、發(fā)射角度等推算出潛艇和核潛艇所使用的頻段甚至活動范圍。 2.中波通信 無線電波用作通信時有一個非常顯著的特點,那就是波長越長,天線越長,功率越大,電波的繞射性穿透性就越好,當(dāng)然設(shè)備也會越來越龐大。 而波長越短,天線就越短,電波就越趨近于直線傳播,繞射性穿透性就會越差,但設(shè)備可以做得非常小巧和廉價。 而中波屬于兩頭不靠,設(shè)備既不可能做的非常小巧,其信號的繞射性穿透性也不是太強,對于軍事通信來說很雞肋,所以這一段就讓渡給了民用,我們用作民用廣播采用的就是中波。 3. 短波通信 短波是一種非常古老的軍事通信手段,它有一個顯著的特點,就是可以通過電離層的反射而達(dá)成超遠(yuǎn)距離的通信。 位于地球表面幾十公里以上的大氣層,在太陽照射下會電離化,形成了能反射無線電波的電離層。 如果我們計算好電離層的高度,并控制好短波信號的發(fā)射角度,就可以經(jīng)過幾跳后達(dá)到很遠(yuǎn)的距離。 當(dāng)然了,經(jīng)過了電離層和地面的多次反射后,其信號的質(zhì)量會有很大的損失。但由于其設(shè)備非常小巧,背負(fù)式短波電臺就可以達(dá)成上千公里的通信,因此成為了重要的軍事通信方式。 4.微波通信 微波又分為很多波段,總之是頻率變得越來越高,波長變得越來越短,其直線性越來越強。饒射性和穿透性是越來越差。 因此微波常用于衛(wèi)星通信,畢竟地球與衛(wèi)星之間沒有遮擋,非常符合直線通信的要求。 微波通信的波長只有幾厘米甚至更短,天線的長度會更短,例如圖中的衛(wèi)星天線。 “圓鍋”并不是天線,它只是一個拋物反射面,目的是讓直線進入的信號反射到拋物面的焦點,從而使焦點處的天線獲得更大的能量,以便于信號的接收。 |