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“用而不知”的无线电

“用而不知”的无线电

  信息化的时代,我们深处在无线电的汪洋中。使用无线电,“天宫”空间站在距地400千米的轨道上也可实现控制与通信;冬奥会上,卫星新闻采集车可以将比赛画面进行实时转播;日常生活中,人们可以通过手机进行沟通交流,此外我们身边的Wi-Fi、蓝牙、都有着无线电技术的身影。它无形而又无处不在,为我们提供了诸多便利,但许多人却对其“用而不知”。

  无线电是低频段的电磁波,频率在3000千兆赫以下,可以通过天线发射和接收,它以非接触的方式传递着信息与能量。因其摆脱了传统的导线传播方式,故称之为“无线电”。

  那么无线电的发射和接收是如何实现的呢?其实,航天探测器接收、发送信号和我们的手机等诸多无线电设备信号收发原理相同,都是由发射端的电磁振荡产生无线电波,再在接收端通过天线耦合到无线电波的能量,继而转为电路信号再进行分析处理。

  不过不同的是,各种无线电设备的收发波段频率不同。因为无线电波频率越低,传播损耗越小,覆盖距离越远,绕射能力越强,系统容量越小的特点,对于需要远距离通信,超远距离导航的无线电设备,如潜艇通信,就要求其波段频率较小;而对传输数据的容量要求较大的电视、蜂窝电话,其收发的波段频率就要高得多,一般在30~3000兆赫。

  如果将需要传递的信息比作货物的话,那无线电波就是装载货物的汽车,无线电频谱就是汽车行驶的车道。如同汽车要在道路上行驶一样,所发送与接收的无线电也必须在规定的频段上。而由于科技发展的局限,目前人类对3000千兆赫以上频段还不能进行有效的开发利用,所以,无线电的“车道”数量——无线电频谱资源是有限的。

  如果汽车不遵守交通规则抢占车道就会造成交通堵塞,发生交通事故,同理,无线电台不进行科学管理,也会造成相互干扰、引发重大事故。历史上就发生过这样的事故,其中最严重的当属在1977年3月27日下午发生在大西洋特内里费岛上的。当日一座小型机场上,荷航客机与泛美客机在跑道发生了高速相撞,当场造成了583人遇难。而事件起因正是由于荷航客机降落时使用无线电与塔台通话时,泛美客机同时插入了与塔台的通线秒的信号干扰,使荷航客机没有听到塔台发出的待命指令,也没听到泛美客机正在跑道上滑行的关键信息,最终降落的荷航客机与起飞滑行的泛美客机相撞,酿成了惨剧。

  因此,为避免产生干扰,在一定的区域、时间和频域内,某段频率一旦被使用,其他设备就不能再用。这也是具有重要经济与战略价值的频谱资源如此珍稀的原因。

  无线多年,它最早广泛应用于航海中——人们使用摩尔斯电报在轮船与陆地间传递信息。如今,无线电在许多行业都得到广泛的应用。

  1)广播电视行业:无线电波是其生存的重要载体,而数字广播、手机电视等新技术也在推动该行业的变革。

  2)航空、航天领域:航空领域中无线电不只担负着地空通信调度任务,而且是飞行器导航的关键环节;航天领域中航天器的飞行测控,对其他星体的探测,乃至信息的回传,都要通过无线)交通领域:不停车收费系统(ETC)提高了公路通行效率,智能交通中也大量运用了无线电技术;铁路系统中,诸如列车的指挥调度、高铁的信息交互,都离不开无线)气象领域:气象卫星、探空气球、气象雷达通过无线电波探测气候、传输数据。

  6)天文领域:观测星系、探访黑洞、使用射电望远镜寻找外星人,都是通过探测宇宙中的电磁波来进行的。

  无线电技术在各行业的应用与创新,推动了信息技术的演进发展,产生了巨大的经济社会价值,改变着人们的生活,改变着世界。为提高人们对无线电重要性的认识,联合国教科文组织在2012年将每年的2月13日定为“世界无线电日”。

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