1、一、 电磁波的发现奇妙的电磁波无线电通信的奠基人麦克斯韦 Maxwell( 1879)赫兹1864年1888年 ,德国人赫兹用这个火花产生电磁波的装置,证明 了人们怀疑与期待已久的 电磁波存在 。涡旋电场、位移电流预言电磁波存在这是二个波动方程 电磁场不再独立1895年 马可尼 发明的 无线电报 ,传输距离 30米;1895年 马可尼 在陆地和拖船之间实现传输 2公里的无线电报1897年 马可尼 获无线电报专利,建立无线电报公司; 1901年 12月 12日 马可尼在加拿大纽芬兰岛收到从英国Cornwall发出的无线信号,传输距离 1700mile 1900年 专利 调谐电话 获得批准,同年公
2、司改名为 Marconi 公司; 1902年 英国与加拿大之间正式开通了越洋无线电报通信电路1907年 获诺贝尔物理奖二、电磁波的应用 马可尼 Marconi 马可尼电报机无线通信1904年 英国物理学家 弗莱明 发明电子真空二极管,(标志着世界从此进入了电子时代 )开辟了模拟通信的新纪元。1906年 弗雷斯特 发明电子三极管放大; 数年后用于 长、中、短波的电报和电话 。1918年 阿姆斯特朗 发明超外差调幅( AM) 收音机 。1920年 AM广播 在美国 Pittsburgh开通 。1929年 英国 BBC广播 电视 开通 。1933年 阿姆斯特朗 发明调频制 。1936年 调频广播开播
3、 。蜂窝移动通信短波通信、卫星通信、微波散射通信微波是指波长在毫米至米范围内的非电离辐射高频电磁波。微波频率很高已超过临界频率,因此微波遇到电离层,将全部穿过电离层进入太空不再返回地面。全透射 电磁波频率 电离层的 临界 频率 电磁波频率 反射微波频率较高,通过不均匀对流层产生散射现象,因此可以进行超视距的微波散射通信,如右上图所示。移动通信,正是利用了这一特点,避开了电离层的干扰,在用户和基站间可建立 视距和非视距 (经物体反射) 的通信联系。短波通信卫星通信微波散射通信三、电磁波的物理模型和参数若 源 为 正弦 源,则 场 也随时间按 正弦 规律变化,形成正弦电磁波,如下模型所示。波速度
4、: 波速度又称相速度,指等相位面移动的速度,方向为传播方向。 波长与波速、周期、等的关系:波长 : 同一波(频率 f 固定)在不同的介质中传播时其波长不同。极化 : 指空间某处,电场端矢在一周期内随时间的变化所形成的轨迹。其实质就是场强方向。水平极化 :场方向与地面平行。垂直极化 :场方向与地面垂直。线极化 :电场仅在一个方向振动,即电场矢量端点的轨迹是一条直线;圆极化 :电场强度矢量端点的轨迹是一个圆;椭圆极化 :电场强度矢量端点的轨迹是一个椭圆。场方向观点轨迹观点收发信号要求极化相同收发信号要求极化相同极化方式自然:雷电、太阳光和噪声 人造:由交变电流能量激励(转换)产生。通信用 的电磁波
5、己复盖从长波 光波全频段 ,常用激励源有以下三种。由半导体微波固态振荡源和微带电路构成由微波电子管构成特点是控制电子的运动。而不是控制电感线圈中的电流由电感、电容、晶体管组成高频振荡电路 微波管振荡源 固态微波振荡源电磁波的产生三种激励源的性能比较:高频振荡电路 微波管振荡源 固态微波振荡源体积 中 大 小重量 轻 重 轻结构 简单 复杂 简单频率 低 高 较高、高工作电压 低 高 低输出功率 低、高 大 小集成 分立元件 不可能 容易地波:沿着地球表面传播的电磁波。天波:经电离层或大气层折射返回地面的电磁波。直射波:在视距内直线传播的电磁波。直射波 长波 短波 微波自由空间中电磁波的传播四、电磁波的传播