科普 | “用而不知”的無線電
時間：2022-06-11 來源：未知 作者：雨神 點(diǎn)擊：
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信息化的時代，我們深處在無線電的汪洋中。使用無線電，“天宮”空間站在距地400千米的軌道上也可實(shí)現(xiàn)控制與通信；冬奧會上，衛(wèi)星新聞采集車可以將比賽畫面進(jìn)行實(shí)時轉(zhuǎn)播；日常生活中，人們可以通過手機(jī)進(jìn)行溝通交流，此外我們身邊的Wi-Fi、藍(lán)牙、銀行卡都有著無線電技術(shù)的身影。它無形而又無處不在，為我們提供了諸多便利，但許多人卻對其“用而不知”。無線電是低頻段的電磁波，頻率在3000千兆赫以下，可以通過天線發(fā)射和接收，它以非接觸的方式傳遞著信息與能量。因其擺脫了傳統(tǒng)的導(dǎo)線傳播方式，故稱之為“無線電”。那么無線電的發(fā)射和接收是如何實(shí)現(xiàn)的呢？其實(shí)，航天探測器接收、發(fā)送信號和我們的手機(jī)等諸多無線電設(shè)備信號收發(fā)原理相同，都是由發(fā)射端的電磁振蕩產(chǎn)生無線電波，再在接收端通過天線耦合到無線電波的能量，繼而轉(zhuǎn)為電路信號再進(jìn)行分析處理。不過不同的是，各種無線電設(shè)備的收發(fā)波段頻率不同。因?yàn)闊o線電波頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠(yuǎn)，繞射能力越強(qiáng)，系統(tǒng)容量越小的特點(diǎn)，對于需要遠(yuǎn)距離通信，超遠(yuǎn)距離導(dǎo)航的無線電設(shè)備，如潛艇通信，就要求其波段頻率較小；而對傳輸數(shù)據(jù)的容量要求較大的電視、蜂窩電話，其收發(fā)的波段頻率就要高得多，一般在30～3000兆赫。如果將需要傳遞的信息比作貨物的話，那無線電波就是裝載貨物的汽車，無線電頻譜就是汽車行駛的車道。如同汽車要在道路上行駛一樣，所發(fā)送與接收的無線電也必須在規(guī)定的頻段上。而由于科技發(fā)展的局限，目前人類對3000千兆赫以上頻段還不能進(jìn)行有效的開發(fā)利用，所以，無線電的“車道”數(shù)量——無線電頻譜資源是有限的。如果汽車不遵守交通規(guī)則搶占車道就會造成交通堵塞，發(fā)生交通事故，同理，無線電臺不進(jìn)行科學(xué)管理，也會造成相互干擾、引發(fā)重大事故。歷史上就發(fā)生過這樣的事故，其中最嚴(yán)重的當(dāng)屬在1977年3月27日下午發(fā)生在大西洋特內(nèi)里費(fèi)島上的空難。當(dāng)日一座小型機(jī)場上，荷航客機(jī)與泛美客機(jī)在跑道發(fā)生了高速相撞，當(dāng)場造成了583人遇難。而事件起因正是由于荷航客機(jī)降落時使用無線電與塔臺通話時，泛美客機(jī)同時插入了與塔臺的通話，因此產(chǎn)生了4秒的信號干擾，使荷航客機(jī)沒有聽到塔臺發(fā)出的待命指令，也沒聽到泛美客機(jī)正在跑道上滑行的關(guān)鍵信息，最終降落的荷航客機(jī)與起飛滑行的泛美客機(jī)相撞，釀成了慘劇。因此，為避免產(chǎn)生干擾，在一定的區(qū)域、時間和頻域內(nèi)，某段頻率一旦被使用，其他設(shè)備就不能再用。這也是具有重要經(jīng)濟(jì)與戰(zhàn)略價(jià)值的頻譜資源如此珍稀的原因。無線電技術(shù)誕生已有120多年，它最早廣泛應(yīng)用于航海中——人們使用摩爾斯電報(bào)在輪船與陸地間傳遞信息。如今，無線電在許多行業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。1）廣播電視行業(yè)：無線電波是其生存的重要載體，而數(shù)字廣播、手機(jī)電視等新技術(shù)也在推動該行業(yè)的變革。2）航空、航天領(lǐng)域：航空領(lǐng)域中無線電不只擔(dān)負(fù)著地空通信調(diào)度任務(wù)，而且是飛行器導(dǎo)航的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；航天領(lǐng)域中航天器的飛行測控，對其他星體的探測，乃至信息的回傳，都要通過無線電波進(jìn)行。3）交通領(lǐng)域：不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）提高了公路通行效率，智能交通中也大量運(yùn)用了無線電技術(shù)；鐵路系統(tǒng)中，諸如列車的指揮調(diào)度、高鐵的信息交互，都離不開無線電。4）氣象領(lǐng)域：氣象衛(wèi)星、探空氣球、氣象雷達(dá)通過無線電波探測氣候、傳輸數(shù)據(jù)。5）生產(chǎn)領(lǐng)域：數(shù)字對講機(jī)、集群通信系統(tǒng)在指揮調(diào)度和安全生產(chǎn)中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。6）天文領(lǐng)域：觀測星系、探訪黑洞、使用射電望遠(yuǎn)鏡尋找外星人，都是通過探測宇宙中的電磁波來進(jìn)行的。無線電技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用與創(chuàng)新，推動了信息技術(shù)的演進(jìn)發(fā)展，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)社會價(jià)值，改變著人們的生活，改變著世界。為提高人們對無線電重要性的認(rèn)識，聯(lián)合國教科文組織在2012年將每年的2月13日定為“世界無線電日”。
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