科普 | “用而不知”的無線電
時間：2022-06-11 來源：未知 作者：雨神 點擊：
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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現控制與通信；冬奧會上，衛星新聞采集車可以將比賽畫面進行實時轉播；日常生活中，人們可以通過手機進行溝通交流，此外我們身邊的Wi-Fi、藍牙、銀行卡都有著無線電技術的身影。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。因其擺脫了傳統的導線傳播方式，故稱之為“無線電”。那么無線電的發射和接收是如何實現的呢？其實，航天探測器接收、發送信號和我們的手機等諸多無線電設備信號收發原理相同，都是由發射端的電磁振蕩產生無線電波，再在接收端通過天線耦合到無線電波的能量，繼而轉為電路信號再進行分析處理。不過不同的是，各種無線電設備的收發波段頻率不同。因為無線電波頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠，繞射能力越強，系統容量越小的特點，對于需要遠距離通信，超遠距離導航的無線電設備，如潛艇通信，就要求其波段頻率較小；而對傳輸數據的容量要求較大的電視、蜂窩電話，其收發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，所發送與接收的無線電也必須在規定的頻段上。而由于科技發展的局限，目前人類對3000千兆赫以上頻段還不能進行有效的開發利用，所以，無線電的“車道”數量——無線電頻譜資源是有限的。如果汽車不遵守交通規則搶占車道就會造成交通堵塞，發生交通事故，同理，無線電臺不進行科學管理，也會造成相互干擾、引發重大事故。歷史上就發生過這樣的事故，其中最嚴重的當屬在1977年3月27日下午發生在大西洋特內里費島上的空難。當日一座小型機場上，荷航客機與泛美客機在跑道發生了高速相撞，當場造成了583人遇難。而事件起因正是由于荷航客機降落時使用無線電與塔臺通話時，泛美客機同時插入了與塔臺的通話，因此產生了4秒的信號干擾，使荷航客機沒有聽到塔臺發出的待命指令，也沒聽到泛美客機正在跑道上滑行的關鍵信息，最終降落的荷航客機與起飛滑行的泛美客機相撞，釀成了慘劇。因此，為避免產生干擾，在一定的區域、時間和頻域內，某段頻率一旦被使用，其他設備就不能再用。這也是具有重要經濟與戰略價值的頻譜資源如此珍稀的原因。無線電技術誕生已有120多年，它最早廣泛應用于航海中——人們使用摩爾斯電報在輪船與陸地間傳遞信息。如今，無線電在許多行業都得到廣泛的應用。1）廣播電視行業：無線電波是其生存的重要載體，而數字廣播、手機電視等新技術也在推動該行業的變革。2）航空、航天領域：航空領域中無線電不只擔負著地空通信調度任務，而且是飛行器導航的關鍵環節；航天領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行。3）交通領域：不停車收費系統（ETC）提高了公路通行效率，智能交通中也大量運用了無線電技術；鐵路系統中，諸如列車的指揮調度、高鐵的信息交互，都離不開無線電。4）氣象領域：氣象衛星、探空氣球、氣象雷達通過無線電波探測氣候、傳輸數據。5）生產領域：數字對講機、集群通信系統在指揮調度和安全生產中發揮著關鍵性作用。6）天文領域：觀測星系、探訪黑洞、使用射電望遠鏡尋找外星人，都是通過探測宇宙中的電磁波來進行的。無線電技術在各行業的應用與創新，推動了信息技術的演進發展，產生了巨大的經濟社會價值，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識，聯合國教科文組織在2012年將每年的2月13日定為“世界無線電日”。
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