1.2 无线电波的传播方式和频段划分

无线通信系统使用的频率范围很宽阔,从几十千赫兹到几十兆赫兹。习惯上按电磁波的频率范围划分为若干个区段,称作频段,或波段。无线电波在空间传播的速度c=3×108m/s,则高频信号的频率f与其波长λ的关系为

式中,f单位为Hz;λ单位为m。

1.2.1 无线电波的传播方式

传播特性指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。

电磁波从发射天线辐射出去后,不仅电波的能量会扩散,接收机只能收到其中极小的一部分,而且在传播过程中,电波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层吸收或反射,或者在大气层中产生折射或散射等现象,从而造成到达接收机时的强度大大衰减。根据无线电波在传播过程所发生的现象,电波的传播方式主要有直射(视距)传播、绕射(地波)传播、折射和反射(天波)传播及散射传播等,如图1-4所示。决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。

图1-4 无线电波的主要传播方式

a)直射传播 b)绕射传播 c)反射传播 d)散射传播

(1)直射传播

特点:收、发信号天线高架(高度比波长大得多)。主要用于超短波、微波波段的通信和电视广播。例如,卫星通信采用视距传播。

(2)绕射传播

特点:波长越长,传播损耗越小。主要用于中、长波无线电通信和导航。例如,收音机接收的广播电台中波信号。

(3)反射传播,也称电离层传播

特点:损耗小,传播距离远;因电离层状态不断变化使天波传播不稳定;因要满足从电离层返回地面的条件,工作频率受到限制。主要用于短波、中波的远距离通信和广播。例如,收音机接收的广播电台短波信号或军用短波电台。

1.2.2 频段划分

无线电波段可以按频率划分,也可以按波长划分。表1-1列出了按波长划分的波段名称、相应的波长范围及相应的频段名称。不过,波段的划分是粗糙的,各波段之间并没有明显的分界线,所以在各波段之间的衔接处,无线电波的特性也无明显差异。

表1-1 波段的划分

1.2.3 调制特性

无线电传播一般都要采用高频(射频)的另一个原因是高频适于天线辐射和无线传播。只有当天线的尺寸达到可以与信号波长相比拟时,天线的辐射效率才会较高,从而以较小的信号功率传播较远的距离,接收天线也才能有效地接收信号。

所谓调制,就是用调制信号去控制高频载波的参数,使载波信号的某一个或几个参数(振幅、频率或相位)按照调制信号的规律变化。

根据载波受调制参数的不同,调制分为三种基本方式,它们是振幅调制(调幅)、频率调制(调频)、相位调制(调相),分别用AM、FM、PM表示,还可以有组合调制方式。