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電磁波是如何傳輸的？
點擊次數：584 發布時間：2024-1-11
人類很早就認識了光，分清了白晝和黑夜的區別。但是對于光之外的電磁波，人類卻用了很長的時間去探究，直到天才科學家麥克斯韋用數學的方式推導出了電磁波的存在，并統一了電磁波和光。隨后，人類就開啟了利用電磁波的時代，直到.....
太陽光不僅給我們帶來了光明，還帶來了溫暖，賦予我們"能量“，我們利用電磁波來傳遞我們的聲音，圖像，數據，直至萬物互聯。
電磁波的頻譜很寬很寬，我們用來傳遞信息的電磁波稱位無線電波——Radio，而我們射頻工程師的這個專用名稱就來自于無線電波頻率 Radio Frequency。
原則上來說，任何一個頻率的電磁波都可以傳遞信息，但是在現有技術條件下，為了更有效地發射和接收電磁波，要求天線的尺寸不小于四分之一波長。頻率過低，波長太長，則天線就變得很大。所以，我們總是要選擇合適的頻率來進行信息的無線傳播。
地球是人類賴以生存的條件之一，至今還沒有找到一個比地球更適合人類生存的星球。而人類生存最依賴的就是地球上的水，物和空氣。所以電磁波的傳播也必須考慮到地球上物體的影響，尤其是地面和空氣。根據通信距離，電磁波頻率的不同，無線電波的傳播方式主要有地波，天波和視線傳播三種。
頻率較低的電磁波（一般小于2MHz），波長比較長，有一定的繞射能力，可沿著彎曲的地球表面傳播，這種傳播方式稱為地波傳播，地波的傳播距離遠，在低頻和甚低頻頻段，地波能夠傳播數百千米，甚至更遠。
頻率較高的電磁波被稱為高頻電磁波HF，能夠被大氣中的電離層反射，并且再次被大地反射，這樣無線電波就可以傳遞更遠的距離。根據地球半徑和電離層的高度，可以計算出來電磁波一次反射距離最遠可達4000千米，經過多次反射之后，電磁波甚至可以傳播10000千米以上。這種利用大氣電離層反射進行傳播的方式就是天波傳播。
現在收音機AM頻段300kHz~3000kHz，就是利用了電磁波地波和部分天波傳播，所以，有時候甚至可以聽到很遠距離的廣播信號。但是大氣電離層受陽光照射會發生改變，因此傳播的穩定性會受到影響。
頻率高于30MHz的電磁波將穿透電離層，不能被反射回來，并且波長比較短，沿著地球表面繞射的能力也很弱，因此只能進行類似于可見光那樣的直線傳播，這種傳播方式稱為視距傳播。受地球曲度和地表物體的影響，視距傳播的距離比較短，為了增大其傳播距離，有效快捷的方式就是把天線架的再高一點。
但是再高也高不過大山啊，為了傳遞的更遠一些，可以采用中繼通信的方法，通過中繼站，將無線電信息傳播到遠處的接收端。
有沒有可能把中繼站也架的高一點呢？這樣會不會省幾個中繼？能不能將中繼站放到天上？于是衛星通信就出現了。直接把視距通信距離翻了幾倍。利用三顆地球軌道靜止衛星作為中繼站，就可以覆蓋全球通信。
目前應用廣泛的衛星通信叫做——Starlink，華為 Mate 60 用到的衛星通信是我國自主研發的天通一號衛星通信系統。