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航天知识竞赛知识库天地对话电子元器件电阻器电阻器（Resistor）简称为电阻。电阻器一般两个引脚，是一个限流元件。将电阻器接在电路中，它可限制通过它所连接电路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器，阻值可变的称为可变电阻器或电位器。理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。在物理学中，用电阻（Resistance）来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示其对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是耗能元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是电阻温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。电阻在电路中用“R”表示。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压和电压偏置等。电容器电容（或电容量，Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷存储量，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会因受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，最常见的电容器例子就是两片平行金属板。电容器在电路中一般用“C”表示。电容器是由两片紧靠金属膜，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容器的特性主要是隔直流通交流。电容器容量的大小就是表示其能贮存电荷量的大小，电容器对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流电信号的频率和电容量有关。电感器电感：当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵抗通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利”（H）。利用此性质制成元件，称为电感器。电感器在电路中常用“L”表示。电感器通常是用绝缘的导线在绝缘的骨架上缠绕一定的圈数而制成。电感器的直流电阻就是导线本身的电阻，因电阻小，压降很小，直流可通过线圈；当交流电信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流电的通过，所以电感的特性是通直流电阻交流电，电流的频率越高，电感阻抗越大。另外，电感器在电路中可与电容器组成振荡电路。集成电路集成电路（Integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的制造工艺，把一个电路中所需的三极管、二极管、电阻、电容和电感等元件及连线制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个小壳体内，成为具有所需电路功能的微型部件；其中的所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件微小型化，易于降低低功耗和提高可靠性。它在电路中用字母“IC”表示。当今半导体工业大多数应用的是在硅材料上制造的集成电路。集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少的特点，和寿命长、可靠性高和性能好等优点，同时成本低、便于大规模生产。在各方面得到广泛的应用，是当今电子设备中不可缺少的器件。晶体二极管晶体二极管是半导体两端器件。主要的特征是具有非线性的电流-电压特性。随着半导体材料和工艺技术的进步，利用不同的半导体材料、掺杂分布和几何结构，研制出结构种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极管。二极管的制造材料有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管可用来产生、控制、接收、变换、放大电信号和进行能量转换等。晶体三极管晶体三极管也是半导体基本元器件之一，它具有放大电流的作用，是电子电路的核心元件。三极管的基本结构是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结组成的，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。传感器传感器是一种检测器件，它能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，变换成为按照一定规律变化的电信号或其它形式的信息输出，以满足信息的传输、存储、显示、记录、处理和控制等要求。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等种类。变压器变压器就是一种利用电磁互感应原理来变换电压、电流和阻抗的器件。变压器的功能主要有：电压和电流变换、阻抗变换、隔离和稳压（磁饱和变压器）等。变压器是它利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要由初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）组成。在电路中常用来作为升降电压、匹配阻抗，安全隔离等应用。根据电磁感应原理，不管是线圈运动通过固定磁场还是磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中产生感应电动势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动。无线电波在平静水面上投入一块石子，可以引起水波，水波以投入点为中心，向四周传播，水波的振动需要有一个振源而生。由此，我们比较无线电波的传播，它是一种由电磁振荡（如雷达、电台、X光机等）而引起的电场与磁场的波动，和水波在水面波动极其相似，电场与磁场在空间也是以波动形式传播的，这种大小随时间变化而传播的电场和磁场，我们称之为电磁波。电磁波在真空中的传播速度为光速，即每秒钟约30万公里。电磁辐射可以按照频率来分类，从低频率到高频率，主要包括无线电波、微波、毫米波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。我们人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780nm之间，这种电磁波又称为可见光。自然界的物质中只要是它本身温度大于绝对零度，除了暗物质以外，都可以发射电磁辐射，但是世界上并不存在本身温度等于或低于绝对零度的物体，因此，我们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管这样，人类只能看到处于可见光频域以内的电磁波，对于其它不同的生物，它们对电磁波的感知能力也是不同的。电磁波谱图人类利用无线电通信技术是从对电磁波的认识开始的。当电流流经导体时，导体周围会产生磁场；导体和磁力线发生相对切割运动时导体内会感生电流，这就是电磁感应。当流经导体的电流大小和方向以很快的速度变化，导体周围磁场大小方向也随之变化。变化的磁场在其周围又感生出同样变化着的电场，而这电场又会再次感生出新的磁场……这种迅速向四周扩散的交替变化着的电场和磁场的总和就是电磁波，其电场或磁场每秒钟内周期变化的次数就是电磁波的频率，基本单位是赫兹（Hz）。人们进而发现，各种可见光、各种射线和上面所说的电磁波具有同样的性质，都是电磁波，只不过各自有着不同的频率。于是，人们把频率在3THz以下，不通过线缆或人工波导等传输媒介，在空间辐射传播的电磁波定义为无线电波。无线电波和其它电磁波一样，在空间传播速度是每秒30万公里。波速和频率的比值称为波长，单位米（m）。人们发现，在无线电波到达之处，导体又能从中感生出电流，而这个电流的大小、方向的变化规律和起初产生电磁场的电流的变化规律完全一致。也就是说，无线电波可以使信息（即初始电流某种变化规律）通过空间传播实现远距离传递，这就是无线电通信。无线电的传输媒质地球被大气包围着，包围地球的大气圈也称为“大气层”。以地面为界，越向上空气密度越小，最后进入星际空间的空气极其稀薄。人类生活在大气海洋的最底层。大气圈在垂直方向上因物理、化学特性的差异可分为若干层次。如以温度随高度分布的特征，在垂直方向上可分为：对流层、平流层、中间层、热层和外大气层。如按大气层电离状况，可把大气分为电离层和非电离层。大气圈质量的99.9%集中在50km以下的大气层里。在大气层的不同高度，无线电波传播方式是不一样的。对流层和电离层是电波传播的主要区域，绝大多数的电波反射和折射都是发生在这两个区域内。1.地表层地球表层由岩土圈、大气圈、水圈、生物圈和人类圈构成地表自然社会综合体，是人类与自然相互作用的复合物质系统，是地球圈层结构中的特定部分，其与周围的地球圈层其他部分存在物质和能量交换关系，形成一个开放的复杂次级巨系统。对某些波长的电磁波来说，地球本身就是一个障碍物。当接收天线距离发射天线较远时，地面像一个圆拱将两者隔开。那些直线传播的电磁波就过不去了。只有某些波长的电磁波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种沿着地球表面传播的电磁波就叫地波，也叫表面波。2.电离层电离层的高度从距地面80km一直延伸到约几百千米的高度，太阳辐射使这个高度的部分气体分子电离成自由电子和正离子，所以这个区域叫做电离层。无线电波射入电离层会会产生折射、反射和散射现象，如图所示。注意：白天、黑夜电离层是不一样的（夜晚D层消失，F1、F2合为一层）大气中的电离层电离层从低到高依次是D层、E层和F层，白天太阳辐射使F层分离为F1、F2两层。电离层对短波传播具有重要的影响。高度最低的D层距离地面50~100km，D层白天出现，夜晚消失。D层的电子密度不足以反射短波，不过电波在通过D层时，将遭受严重的衰减。E层出现在距地面100~150km的高度，和D层一样，E层出现在太阳升起的时候，太阳落山后，E层对短波传播已不起作用。F层距地面约150km至超过500km的高度，对于短波传播，F层是最重要的。在通常情况下，短波远距离通信都是通过F层的反射完成的。电离层一般不能反射频率为30MHz以上的无线电波，甚高频/特高频频段的无线电波通常穿过电离层而无法反射回地面。只有电离层中出现较强的偶发E层时，甚高频电波才有可能被反射。3.对流层对流层的高度从地面向上延伸至约10km，对无线电波传播产生影响的通常是2km以下的大气层。甚高频/特高频频段的无线电波通常在对流层中传播的距离近得多，不能像经电离层反射那样传播得很远。由于大气的折射，电波在对流层中传播时路径会发生弯曲。在一些特定的气候条件下，某个地区能形成一条传播甚高频/特高频电波的通道，电波沿着这个通道可以传播到很远的地方，这种现象通常称为“大气波导”，如图所示。业余无线电爱好者准则业余无线电爱好者不仅具有高超的技术，同时也是一个很自律的群体，他们通常具备非常高的思想素养。1928年，美国业余无线电爱好者保罗.赛格尔W9EEA提出业余无线电爱好者在活动中应该遵循的守则，后来逐渐成为世界各国业余无线电爱好者共同承认并自觉遵守的座右铭。体谅不应故意让自己的操作影响他人的快乐。业余无线电爱好者不应该按照自身的水平或者技术条件要求别人，在空中要体谅其他爱好者的客观条件，还应该知道频率资源是属于所有爱好者的。举一个实际的例子说明：我们打开电台准备发射之前应该先收听一会儿，即使你在频率上没有听到有电台在工作，因为有可能一个较远距离的电台正在操作，而由于收听者的位置并不一定能够收听到对方的信号，但是却有可能因为发射而干扰到另外一个正在和他通信的电台；在操作过程中使用与对方能力相适应的速度也是体谅他人的一个重要原则，通联中即使你的技术水平再高，也应该考虑到别人抄收速度，不应该用自己娴熟的技术来炫耀。忠诚忠于、鼓励和支持无线电爱好者和业余无线电社团。进取使自己的知识与科学发展同步，精心制作设备、使用高效的电台和用优秀的操作方式通联。进取并不是要求大家都要成为业余无线电高手。业余无线电的玩法有多种多样，兴趣可以是在技术上的，也可以是在通联上的，业余无线电爱好者推崇的是一种精益求精，勇于探索的精神。友好应对方的要求，缓慢而有耐心地操作，对初学者提供友好的建议和帮助，合作中考虑他人的利益，这些是业余无线电精神的标志。适度业余无线电仅仅是一项爱好，不应因此妨害自己对家庭、工作、学业和社会应尽的义务。业余无线电只是我们生活中的一部分，不能因为我们对它的喜爱而忽略了生命中其他重要的东西。同时，应该注意不要因为自己的爱好给家人、朋友、邻居等周围的人带来不便，对自己的爱好要有节制，不能因为自己高兴了，而影响到别人。爱国时刻准备用自己的电台和技能为国家和社会服务。麦克斯韦发表电磁理论1862年，年仅31岁的英国物理学家詹姆斯•克拉克•麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)总结了宏观电磁现象的规律，并引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程式称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在，其传播速度等于光速，这一预言后来为赫兹的实验所证实。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律，为无线电技术的起源做了理论准备。赫兹电火花放电实验麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，但他本人并没有用实验证实。一些对电磁波理论持反对态度的提出疑问：谁见过电磁波？它是什么样子？德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹（HeinrichRudolfHertz）首先证明了电磁波的存在。1888年2月，他用自己设计的仪器完成了这一划时代的实验。1886年，29岁的赫兹在做实验时偶然发现一个线圈两端发出了电火花，一个个小火花在迅速地来回跳动。他想到，这可能与电磁波有关。后来，他制作了一个十分简单的电磁波探测器──谐振环。把一根粗铜线弯成环状，环的两端各连一个金属小球，球间距离可以调整。最初，赫兹把谐振环放在放电的莱顿瓶（一种电容器）附近，反复调整谐振环的位置和小球的间距，终于在两个小球间产生电火花。赫兹认为，这种电火花是莱顿瓶放电时发射出来的电磁波被谐振环接收后而产生的。后来，赫兹又用谐振环接收其他火花放电装置产生的电磁波，谐振环中也发出了电火花。所以，谐振环就好像接收器一样，它是电磁波的接收器。人们怀疑并期待已久的电磁波终于被实验证明了。1888年2月13日，赫兹在柏林科学院公布了他的实验结果。整个科技界为之震动。赫兹实验不仅证实了电磁波的存在，同时也促使了无线电通信技术的产生，开辟了现代技术的新纪元。赫兹终年不到37岁。但他对人类的贡献是不朽的，为了纪念他，人们把频率的单位定为“赫兹”。爱迪生效应1883年，美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生(ThomasAlvaEdison)为了寻找制造电灯泡灯丝的最佳材料，曾做过一个的实验。在真空电灯泡内部碳丝附近装了一小截铜丝，希望铜丝能阻止碳丝蒸发。实验结果使爱迪生大失所望，但在无意中，他发现，没有连接在电路里的铜丝回路里却产生了微弱的电流。爱迪生并不重视这个现象，只是把它记录在案，申报了一个未找到任何用途的专利，称之为“爱迪生效应”。所谓的“爱迪生效应”，实际上就是一种热电子效应，这个伟大的发现导致了真空二极管的发明。电磁式电报机和莫尔斯电码1832年，美国画家萨缪尔·芬利·布里斯·莫尔斯（SamuelFinleyBreeseMorse）在一次穿越大西洋的旅行中，结识了美国医生杰克逊，他同时也是一位电学博士，还在邮船上向人们展示了电磁实验，莫尔斯观看了实验，并被这神奇的电磁铁深深迷住了，从此，他告别艺术，投身到科学，立志要完成用电传递信息的伟大使命。莫尔斯以莫大的勇气和决心，克服重重困难，终于1837年发明了电报，为人类通信史揭开了崭新的一页。1838年1月，莫尔斯进行3英里收发电报的试验获得了成功。1840年4月，这项发明申请到了专利。1844年5月24日，是世界电信史上光辉的一页。在美国国会大厅里举行了一次隆重的电报机通信实验活动。莫尔斯接通电源，向在巴尔的摩等待的人们发出了人类历史上的第一份电报：“上帝创造了何等奇迹！”莫尔斯的电报终于成功了！1844年5月24日成了国际公认的电报发明日。莫尔斯的电报因为使用了电报编码，具有简单、准确和经济实用的特点。很快，他的电报风靡全球。如今，莫尔斯电码已成为现代电报通信的基本传信方法。电报的发明，标志着通讯技术发生革命性的变化。1850年，第一条跨海电缆在英吉利海峡建成，人们从此就可以瞬间与海洋对岸的亲朋好友通信了。1857年，第一条跨洋电缆连接起美洲大陆和欧洲大陆。1895年，第一个无线电电报机发明，从此，世界再无孤岛，千里不过瞬间。人们真真正正感受到了科学给生活带来的巨大改变。布兰利探测到赫兹电磁波在研究电磁波的群英中，法国物理学家布兰利（EdouardBranly，1844-1940）第一个取得成果。布兰利是法国巴黎天主教学院理学博士、医学博士和物理学教授。在1888年至1890年间，他在重复进行赫兹实验的时候，无意中发现赫兹波使一个玻璃管里的铁屑（铜屑或铝屑）的电阻减小了，因而电导率大大增加。这个“铁屑效应”的发现对他很有启发。于是，他就根据“铁屑效应”的原理，来改进赫兹的接收器。现在看来，赫兹检测电磁波的电波环确实过于简单，它实际上只相当于一个单匝线圈。电波环在感应到电磁波的时候，灵敏度是很低的。因此，赫兹的实验只能局限在实验室里。布兰利对赫兹的接收器改进之后，制成了金属屑检测器。他把装有细铁屑的玻璃管两头，各装置了一个金属电极。在没有电磁波的情况下，玻璃管里的铁屑是松散的，不能导电；当电磁波辐射到接收器上的时候，玻璃管里的铁屑被磁化而粘到了一起，就能通过电流，比较好地起到检测电波的作用。1890年11月24日，布兰利向科学院呈送了他制作的金属屑检波器。当时他称它为“无线电导体”，英国人奥利弗·洛奇（OliverLodge，1851-1940）把这一装置定名为金属屑检波器，这一名称一直流传至今。马可尼的金属检波器意大利工程师古列尔莫·马可尼（GuglielmoMarconi）对电磁学有着极强的兴趣。1894年，也就是赫兹去世的那年，马可尼刚满20岁，他在电气杂志上读到了赫兹的实验和洛奇的报告。从小就喜欢摆弄线圈、电铃的他，便一头钻进了对电磁波的研究中。在他看来，既然赫兹能在几米外测出电磁波，那么只要有足够灵敏的电波检测装置——检波器，也一定能在更远的地方检测出电磁波。他在家中的楼上安装了发射电磁波的装置，楼下放置了检波器，并让检波器与电铃相接。他在楼上一接通电源，电磁波便穿过了检波器，让楼下的电铃迅速响了起来。经过多次的失败，他终于迈出了可喜的第一步。波波夫发明无线电接收机与此同时，俄国物理学家亚历山大·斯塔帕诺维奇·波波夫（AlexanderStepanovichPopov）也对无线电通信做出重要贡献。1895年他发表了论文，并公开演示了他制作的“雷电指示器”，这实际上就是一台无线电接收机；1896年又成功地演示了无线电电报的发送，传播距离250m，传送的第一个电文就是“赫兹”。他长期致力于航海的无线电通信，并在救援阿非利加号军舰触礁中发挥了实际作用，到1900年通信距离已达45km。横跨大西洋无线电通信试验1901年12月12日，这一天，意大利工程师马可尼在冰天雪地的加拿大收到了英国发来的莫尔斯码“S”的三点信号。马可尼说，这三点信号，用了六年准备，花去了20万美元。马可尼进行的横越大西洋通信试验的成功，标志着无线电通信技术进入了实用阶段。马可尼成功地进行横跨大西洋的无线电通信试验以后，无线电技术得到了极其迅速的发展，各种无线电收发报机大量出现，使各国政府部门都开始利用无线电波进行通信。弗莱明发明真空二极管被爱迪生本人忽略的“爱迪生效应”惊动了大洋彼岸的一位青年。1885年，30岁的英国物理学家约翰·安布罗斯·弗莱明（JohnAmbroseFleming）坚持认为，一定可以为热电子真空发射找到实际用途。经过反复试验，他终于发现，如果在真空灯泡里装上碳丝和铜板，分别充当阴极和屏极，则灯泡里的电子就能实现单向流动。经过多次实验，1904年，弗莱明研制出一种能够充当交流电整流和无线电检波的特殊灯泡——“热离子管（thermionicvalve）”，就是后来人们所说的真空二极管，或者叫做“电子管”。德福雷斯特发明真空三极管1906年美国发明家德·福雷斯特（LeedeForest）制成真空三极管，具有放大与控制作用，并可用于发生高频振荡信号，从而代替了电火花发生器和高频交流发电机，成为无线电技术中最基本、最关键的电真空器件，并为无线电技术由长波向短波发展提供了条件。1906年圣诞节前夕，美国物理学家费森登费森登（FessendenReginaldAubrey）利用50kHz发电机作发射机，用微音器直接串入天线实现调制，首次完成用无线电波从波士顿传送语言和音乐的实验，使大西洋航船上的报务员能够听到，创立了现代意义的无线电广播，实现了真空三极管的应用，大大促进了无线电波的发射和接收。超外差式接收机第一次世界大战期间，阿姆斯特朗(ArmstrongEdwinHoward)对发现飞机的方法产生兴趣，当时的做法是通过飞机的声波来探测，阿姆斯特朗相信探测点火系统的电磁波，也许更灵敏而有效。但是由于这种波的频率过高而不易接受，他发明了一种电路，先降低频率然后加以放大，称为超外差式接收器。由于其研制成功较晚，没有在一战中发挥作用（二战时用于雷达），但是超外差式接收器可以用于接收任何无线电波，使用非常简便（老式直放收音机有多个调谐回路，调谐十分复杂），使广播收音机大大普及。同时，工程师哈特莱（Hartley）等先后改进了振荡电路，无线电广播与收音机迅速发展。1919年，第一个定时播出的广播电台在英国建成。第一座商业广播电台由匹兹堡西屋电气公司开办的KDKA广播电台被公认为世界上第一个真正实用的无线电广播电台。它于将近100年前诞生，每天在预定的时间里定时进行广播。它是第一个获得美国联邦政府颁发的实验执照的广播电台。由于它在广播方面进行了一系列的突破，如它第一个报道体育比赛，第一个播出舞台戏剧演出实况，因此被载入史册。KDKA电台的第一次广播是在1920年11月2日，取得了惊人的成功。它播出了沃伦·哈丁击败詹姆·考克斯当选为美国总统的消息。美国宾夕法尼亚州、俄亥俄州和西弗吉尼亚州的人们都收听到了它广播的消息。1926年美国建成世界上第一个全国广播网。在此期间，加拿大、澳大利亚、丹麦、前苏联、法国、英国、德国、意大利、日本以及墨西哥也都相继建立了无线电台，到1930年已经形成全球性的无线电广播系统。短波通信短波通信指的是波长在100米～10米之间，频率范围在3MHz～30MHz的一种无线电通信技术。短波电波的基本传播途径有两个：一个是地波，一个是天波。地波沿地球表面传播，其传播距离取决于地球表面介质特性。短波沿地面最多只能传播几十公里。地波传播不需要经常改变工作频率，但要考虑障碍物的阻挡。天波是电波由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回电离层，可以多次反射，因此传播距离很远（几百公里至上万公里），而且不受地面障碍物阻挡。天波是很不稳定的。在天波传播过程中，路径衰耗、大气噪声、时间延迟、多径效应、电离层衰落等因素，都会造成电磁波的弱化和畸变，影响短波通信的效果。短波通信在进行远距离通信时，只需要不太大的发射功率和适中的设备费用，并且它还具有不易摧毁的中继系统──电离层，因此获得广泛应用，可以传送电话、电报、传真、数据、图像和语音广播等信息。在卫星通信出现以前，短波在军事通信、应急救灾、海难救援以国际通信及等方面发挥了独特的重要作用。微波通信微波通信是使用的电磁波波长为1m至1mm，频率为300MHz～300GHz。微波通信的主要传播方式是视距通信。视距通信是指在发射天线和接收天线间能相互“看见”的距离内，电波直接从发射点传播到接收点（一般包括地面的反射波）的一种传播方式。视距传播的距离一般为20～50Km，超过视距以后需要中继转发。简单来说就像古代的驿站，人和马跑一段时间都会出现疲劳，这个时候人需要吃饱喝足然后换一匹马继续奔跑。电波也是一样，由于地球曲面的影响和空间传输损耗，每隔50千米公里左右，就需要设置一个中继站，中继站可以将电磁波放大后转发而继续传播。这种通信方式，称为微波中继通信或微波接力通信。远距离微波通信干线可以经过几十次中继转发而传至数千公里仍然保持很高的通信质量。微波中继站的设备包括天线、收发信机、基带处理设备、多路复用设备以及自动控制设备和电源设备等。为了把电磁波聚集成为波束，发送至远方，一般都采用抛物面天线等定向天线，其聚焦作用可大大增加传送距离。微波通信具有良好的抗灾性能，在风灾、水灾以及地震等自然灾害发生时可以保持传播不受影响。但微波在空中传送时，也会受到干扰，在同一个微波链路上，相同的方向不能使用相同的频率，因此微波链路必须进行的严格的频谱规划。由于微波沿直线传播的特性，在电磁波传播方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划要考虑城市微波通道的规划，使微波传播不受高楼等障碍物的阻隔而影响通信。根据传输媒质的不同，微波通信可分为大气层视距地面微波通信、对流层超视距散射通信、穿过电离层和外层自由空间的卫星通信，以及主要在自由空间中传播的空间通信。各种广播和电信业务的传送，如电话、电报、数据、传真和电视等也大量使用微波链路传输。超短波接力通信超短波通信利用波长10～1米，频率相当于30～300MHz的甚高频段电磁波进行通信，所以超短波通信也叫甚高频通信。超短波通信的主要传播方式是靠空间直射波的视距传播。超短波电磁波在传输特性上与短波有很大的差别。由于频率较高，发射的天波一般将穿透电离层，而不能被电离层反射回地面，所以超短波电磁波主要依靠空间直射波传播（只有有限的绕射能力）。就像光线一样，传播距离受视距的限制，还要受高山和建筑等障碍物的影响。例如架设几百米高的电视塔，服务半径最大也只能达150公里。要想传播得更远，就必须依靠中断站转发。超短波通信以视距传播，比短波天波传播方式相比具有稳定性高，受季节变化和昼夜变化的影响小的特点；可使用尺寸小、结构简单、增益较高的定向天线，这样就可使用功率较小的发射机；工作频率较高，可用频带较宽，能用于多路通信；调制方式通常用采用调频制和数字调制，可以得到较高的信噪比；通信质量比短波好很多。优点频段宽，通信容量大；视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作，不会互相干扰；可以用方向性较强的天线，有利于抗干扰。缺点通信距离较近；受地形影响较大，电波通过高山、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，使通信困难或中断。超短波主要应用在移动通信、保安调度、遥控遥测和应急保障通信中空间通信空间通信是以航天器或天体为对象的无线电通信。航天器也称为空间飞行器或宇宙飞行器，它是在地球大气层以外的宇宙空间，按照天体力学的规律运行的飞行器。空间通信的基本形式包括地球站和航天器之间的通信、航天器相互之间的通信和通过航天器转发或反射电磁波进行的地球站之间的通信。航天器包括人造地球卫星、空间探测器、飞船、空间站和航天飞机。地球站是设置在地球表面（包括陆地、水上和大气层中）的通信站。空间通信距离远，信号弱，要保证有效地通信，地球站须有灵敏度极高的接收设备。空间目标是运动的，因而在必要时接收天线应对目标定向连续跟踪。航天器的无线电发射机输出功率受到限制，地球站须使用大口径天线和低噪声放大器。深空通信中地面使用高增益的、指向可控的抛物面天线，最常用的天线口径从3米到30米不等。航天器的通信设备必须重量轻、体积小、抗辐射、寿命长,能经受冲击和振动,而且可靠性高。一个复杂的空间通信系统是上述各种通信形式的组合。主要任务有：1）跟踪定位：跟踪测量航天器以确定其轨道或位置。2）遥测：监测航天器的工作情况、空间环境、航天员的生理和活动情况。3）遥控：发送指令，使航天器设备执行规定的动作。4）通信：地面人员与宇航员间的通联，或通过航天器实行不同地球站间的通信。5）图像：监视航天器工作情况和宇航员的活动，观察地球和探测深空。一个复杂的空间通信系统包含上述多种业务。空间通信使用的频段为超长波到毫米波和激光。它的基本设备为发射和接收设备，信号和数据处理设备，信号监测和控制设备等。要求空间通信设备能在恶劣的环境（振动、加速度、高真空、低温、粒子辐射等）下工作，并且要体积小、重量轻、功耗小、高可靠和长寿命。对地球站设备的要求是发射功率大，接收灵敏度高，能自动捕获跟踪、测量和控制目标，能快速或实时处理信息。卫星广播卫星广播（Satellitebroadcasting）利用广播卫星向地面转播电视或声音广播信号，供公众直接接收的广播方式。自从1963年7月美国发射成功世界上第1颗同步通信卫星后，卫星通信得到很快发展。到20世纪70年代中期，各国开始发射实验广播卫星，到80年代卫星广播开始进入实用阶段。卫星广播的接收包括个人接收和集体接收两种：个人接收系统中，卫星的发射功率较大，卫星到达地面的电磁波较强，地面用直径1米以下的小型天线和简单的设备即可接收，这是卫星广播的主要形式；集体接收系统中，卫星的发射功率较小，地面要用较大的天线和较复杂的设备来接收。卫星广播系统由广播卫星、地面接收站、上行发射站和测控站组成。卫星广播具有覆盖面积大，广播质量高，投资和维护费用低等特点。广播卫星属于同步卫星，它被发射到地球赤道上空高度为35786千米的对地静止轨道上。卫星运行方向与地球自转方向相同，绕地球一周的时间恰好等于地球自转的周期23小时56分4秒。从地面看，卫星好象停留在赤道上空某一经度位置上静止不动，所以地面可以用固定的定向天线接收卫星广播,不必使用复杂的跟踪系统。如果在赤道上空的同步轨道上每隔120°放置一个广播卫星，就能进行全球通信和实现全球广播。卫星广播系统的包括上行发射和测控站、卫星、地面接收网三大部分。上行发射站和测控站上行发射站的任务是把电视和音频广播节目传送给卫星上的转发器，同时也接收卫星转发回地面的广播节目，以监视节目质量。上行站可以是一座或多座站，上行站可以是固定的，也可以是移动车载型的。测控站通常与主要的上行站设在一起，对卫星的轨道位置进行跟踪测定，对卫星上各种设备的参数进行遥测。经处理后，发出遥控指令，使卫星保持一定的轨道定位精度和天线指向精度，对卫星进行其它必要的操作，以保持卫星正常工作。卫星卫星是卫星广播系统的核心，其主要功能是转发上行发射站发送来的广播电视节目信号。卫星的星载设备主要包括广播通信转发器、天线、电源、遥控遥测和姿态控制系统等。转发器的任务是把上行站送来的信号进行变频和处理，将接收频率(也称上行频率)的信号变换成发射频率(也称下行频率)的信号，经过放大处理后，通过定向发射天线向地面发射。地面接收网地面接收网是卫星广播系统的用户环节，由卫星广播服务区内的集体接收站和成千上万的家庭个人接收机所组成。卫星地面接收分为个人接收和集体接收这两种方式。蜂窝通信蜂窝网络或移动网络(Cellularnetwork)是一种移动通信硬件架构，把移动电话的服务区分成一个个正六边形的小子区，每个小区设置一个基站，形成了形状如“蜂窝”的结构，因此把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信。蜂窝网络又分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络，主要区别在于信息的传输方式。无线电波-概况在平静水面上投入一块石子，可以引起水波，水波以投入点为中心，向四周传播，水波的振动需要有一个振源而生。由此，我们比较无线电波的传播，它是一种由电磁振荡（如雷达、电台、X光机等）而引起的电场与磁场的波动，和水波在水面波动极其相似，电场与磁场在空间也是以波动形式传播的，这种大小随时间变化而传播的电场和磁场，我们称之为电磁波。电磁波在真空中的传播速度为光速，即每秒钟约30万公里。电磁辐射可以按照频率来分类，从低频率到高频率，主要包括无线电波、微波、毫米波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。我们人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780nm之间，这种电磁波又称为可见光。自然界的物质中只要是它本身温度大于绝对零度，除了暗物质以外，都可以发射电磁辐射，但是世界上并不存在本身温度等于或低于绝对零度的物体，因此，我们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管这样，人类只能看到处于可见光频域以内的电磁波，对于其它不同的生物，它们对电磁波的感知能力也是不同的。人类利用无线电通信技术是从对电磁波的认识开始的。当电流流经导体时，导体周围会产生磁场；导体和磁力线发生相对切割运动时导体内会感生电流，这就是电磁感应。当流经导体的电流大小和方向以很快的速度变化，导体周围磁场大小方向也随之变化。变化的磁场在其周围又感生出同样变化着的电场，而这电场又会再次感生出新的磁场……这种迅速向四周扩散的交替变化着的电场和磁场的总和就是电磁波，其电场或磁场每秒钟内周期变化的次数就是电磁波的频率，基本单位是赫兹（Hz）。人们进而发现，各种可见光、各种射线和上面所说的电磁波具有同样的性质，都是电磁波，只不过各自有着不同的频率。于是，人们把频率在3THz以下，不通过线缆或人工波导等传输媒介，在空间辐射传播的电磁波定义为无线电波。无线电波和其它电磁波一样，在空间传播速度是每秒30万公里。波速和频率的比值称为波长，单位米（m）。人们发现，在无线电波到达之处，导体又能从中感生出电流，而这个电流的大小、方向的变化规律和起初产生电磁场的电流的变化规律完全一致。也就是说，无线电波可以使信息（即初始电流某种变化规律）通过空间传播实现远距离传递，这就是无线电通信无线电波-频率无线电频率和波段表说明：频率基本单位为赫兹（Hz），简称赫。1000赫等于1千赫（kHz）；1000千赫等于1兆赫（MHz）；1000兆赫等于1吉赫（GHz）。无线电波-传播方式地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。地波又可分为长波、中波和中短波、短波、微波等。地波传播不受昼夜变化的影响，因而传播比较稳定，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波常用来进行无线电广播。地面上有高低起伏的山坡和建筑等障碍物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。与地面上一般的障碍物的尺寸相比，长波可以很好地绕过它们。中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就比较差了。地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感生电流，因而地波在传播过程中有能量损失。频率越高，损失的能量越多。所以无论从衍射还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。由于地波在传播过程中不断损失能量，而且频率越高(波长越短)能量损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在一千公里的范围内，收音机一般只能在这两个波段收听到本地或邻近地区的电台。长波沿地球表面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，特别是天线占地很大，所以长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。地球被厚厚的大气层包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内，大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子，发生电离，产生带正电的离子和带负电的自由电子，这层大气叫做电离层。电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。实验证明，波长短于10米的微波能够穿过电离层，波长超过3000米的长波，几乎会被电离层全部吸收。对于中波、中短波、短波来说，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千公里以外。但是，电离层并不稳定，白天受太阳光照射时电离程度较高，夜晚电离程度较低，因此夜间它对中波和中短波的吸收减弱，这时中波和中短波也能以天波的形式传播。收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台，就是这个原因。空间波当发射和接收天线架设得较高的时候，在视线范围内，电磁波直接从发射天线传播到接收天线，以及经地面反射而到达接收天线，所以接收天线处的场强是直射波和反射波的合成场强，直射波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质条件和地物的影响。当空间波在大气的底层传播时，传播的距离受到地球曲率的影响。接收和发射天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一般地说，视线距离为50公里左右。空间波除了受地面的影响以外，还受到低空大气层即对流层的影响。移动通信中，电波主要以空间波的形式传播。类似的应用还有微波中继通信。散射波大气的对流层中，除了有规则的片状或层状气流外，还存在有不规则的层状气流，这类似于水流中漩涡的不均匀体。与此类似，在电离层中也存在电子密度的不均匀性。当天线辐射出去的电磁波投射到这些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电磁波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。这种通信方式的通信距离可达300－800公里，适用于无法建立微波中继站的地区，例如用于海岛之间和跨越湖泊，沙漠，雪山等地区的通信。但是，由于散射信号相当微弱，所以散射传播接收点的接收信号也相当微弱，即传播损耗很大，这样，散射通信必须采用大功率发射机、高增益天线和高灵敏度接收机，现在也采用数字信号处理的方法来提高接收能力。外球层传播电磁波由地面发出（或返回），穿过低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星通信，宇宙探测等均属于使用外球层传播。由于电磁波传播的距离很远，且主要是在大气以外的宇宙空间内进行传播，而宇宙空间近似于真空状态，因而电磁波在其中传播时，它的传输特性比较稳定。我们可以把电磁波穿过电离层外面的空间传播，基本上当作在自由空间中的传播来研究。至于电磁波在大气层中传播所受到的影响，可以在这基础上加以修正。无线电信号传输电信号传输系统由发信、收信部分和传输媒质三部分组成无线电信号传输系统由发信、收信部分和传输媒质三部分组成。任何一种通信，都是把消息从一地传到另一地。因而，所有的通信系统都可以用下图加以概括。发送末端和发射机共同组成发信部分，发信部分的作用，是把各种消息变换成相应的原始电信号（又叫基带信号），为了使这种原始电信号适合在信道中传输，由发射机对原始电信号进行某种变换（调制），变为高频已调信号（又叫频带信号），再送入信道。在接收端，接收机的作用与发射机相反，它从接受到的高频已调信号中恢复出相应的原始电信号（解调）。再由接收末端设备将其变换成相应的消息。通常把送话器/受话器、电传打字机、传真机等直接由用户掌握使用的设备，称为终端机（发送末端/接收末端）；把载波机、载报机、无线电收发信机等直接与信道相连的设备，称为发射机/接收机。传输媒质也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送端和接收端之间的物理通路。信道是指与信道机相连的通信线路或无线电路，例如，载波机的信道是架空明线或电缆；短波无线电台的信道是包括电离层在内的大气层空间；超短波无线电台的信道通常是指视距范围内的空间。在无线电通信中，信道又叫做波道或频道，常常作为一个通信系统工作频率的同义语。如某电台拥有可供使用的若干个频率点，就称为该电台能提供若干个信道，单工同频工作时，一个信道就占用一个频率点；如果是单工异频工作或双工，半双工工作，则因收、发频率不同，一个信道就要占用两个频率点。无线电传输媒介地球被大气包围着，包围地球的大气圈也称为“大气层”。以地面为界，越向上空气密度越小，最后进入星际空间的空气极其稀薄。人类生活在大气海洋的最底层。大气圈在垂直方向上因物理、化学特性的差异可分为若干层次。如以温度随高度分布的特征，在垂直方向上可分为：对流层、平流层、中间层、热层和外大气层。如按大气层电离状况，可把大气分为电离层和非电离层。大气圈质量的99.9%集中在50km以下的大气层里。在大气层的不同高度，无线电波传播方式是不一样的。对流层和电离层是电波传播的主要区域，绝大多数的电波反射和折射都是发生在这两个区域内。地表层地球表层由岩土圈、大气圈、水圈、生物圈和人类圈构成地表自然社会综合体，是人类与自然相互作用的复合物质系统，是地球圈层结构中的特定部分，其与周围的地球圈层其他部分存在物质和能量交换关系，形成一个开放的复杂次级巨系统。对某些波长的电磁波来说，地球本身就是一个障碍物。当接收天线距离发射天线较远时，地面像一个圆拱将两者隔开。那些直线传播的电磁波就过不去了。只有某些波长的电磁波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种沿着地球表面传播的电磁波就叫地波，也叫表面波。电离层电离层的高度从距地面80km一直延伸到约几百千米的高度，太阳辐射使这个高度的部分气体分子电离成自由电子和正离子，所以这个区域叫做电离层。无线电波射入电离层会会产生折射、反射和散射现象。电离层从低到高依次是D层、E层和F层，白天太阳辐射使F层分离为F1、F2两层。电离层对短波传播具有重要的影响。注意：白天、黑夜电离层是不一样的（夜晚D层消失，F1、F2合为一层）高度最低的D层距离地面50~100km，D层白天出现，夜晚消失。D层的电子密度不足以反射短波，不过电波在通过D层时，将遭受严重的衰减。E层出现在距地面100~150km的高度，和D层一样，E层出现在太阳升起的时候，太阳落山后，E层对短波传播已不起作用。F层距地面约150km至超过500km的高度，对于短波传播，F层是最重要的。在通常情况下，短波远距离通信都是通过F层的反射完成的。电离层一般不能反射频率为30MHz以上的无线电波，甚高频/特高频频段的无线电波通常穿过电离层而无法反射回地面。只有电离层中出现较强的偶发E层时，甚高频电波才有可能被反射。对流层对流层的高度从地面向上延伸至约10km，对无线电波传播产生影响的通常是2km以下的大气层。甚高频/特高频频段的无线电波通常在对流层中传播的距离近得多，不能像经电离层反射那样传播得很远。由于大气的折射，电波在对流层中传播时路径会发生弯曲。在一些特定的气候条件下，某个地区能形成一条传播甚高频/特高频电波的通道，电波沿着这个通道可以传播到很远的地方，这种现象通常称为“大气波导”。无线电信号发送一套完整的无线电发送设备，应该包括以下几个组成部分：末端设备、发射机、天线及馈线设备、电源设备。末端设备其作用是将要传送的信息，转换成相应的原始电信号。话音无线电发送设备的末端设备就是送话器，或叫话筒，它将话音转换成相应的语音电流。发射机是发送设备的主体，其作用是将原始电信号进行某种变换，使其适于在无线电信道中传播，并赋予以足够的功率，使其能传播较远的距离。天线及馈线设备其作用是将携带有信息的高频电能转换成高频电磁波向空间辐射。电源设备供给各部分所需要的电能，如干电池、蓄电池或通过整流稳压设备将交流电源转换成电台所需要的直流电源。对于小型移动电台特别是手持机来说，上述各组成部分包括接收部分常常是合为一体的。其天线通常用鞭状天线，直接和发、收信机相连；电源通常用镍铬密封蓄电池，装在发、收信机的底部；末端设备就是送受话器。因而，我们对发射设备或接收设备主要讨论它的主体即发射机或接收机的功能、组成及各部分的作用。发送设备的任务我们不能把话音电流直接送入无线电信道进行传输，这是因为话音电流的频率太低，或者说波长太长，要使天线能有效地辐射电磁波，天线必须是开放的导体，而且其尺寸要能与工作波长相比拟，例如波长的四分之一。而话音频谱的波长是1000公里到100公里，架设如此庞大的天线设备是不可想象的。同时，每个人讲话的频谱基本上是相同的，接收时又如何区分呢？因而需要对话音电流进行某种变换，才能送入无线电信道，这种变换，叫做调制，就是用话音电流去控制高频振荡的某一参数（振幅、频率或相位），使其随话音电流的瞬时值而变化。我们把要发送的话音信号，称为音频调制信号，或简称调制信号，把已受调制即“记载”有调制信号的信息的高频振荡称为高频已调信号，又叫频带信号，接受调制前的高频振荡称为载频或载波。多部发射机同时工作时，只要各自调制时选用的载频频率不同或调制方式不同，它们就会各行其道，互不干扰。这样，我们可以把传送一路模拟话音的无线电发送设备的任务概括为三大转换，即：1）通过送话器把话音转换为相应的话音电流，即将声能变为电能；2）通过调制器把话音电流转换为相应的高频已调信号，即将低频电能变为高频电能；3）通过发射天线把已调高频信号转换为高频电磁波向空间辐射，即将高频电能变为电磁能。无线电信号接收与无线电发送设备相似，一套完整的无线电接收设备应包括：接收天线、接收机、电源及末端设备等部分。小型移动电台的接收天线通常是发射机共用的，通过收发开关转换或者通过天线双工器共用一副天线。接收设备的电源消耗一般比发送设备小，也多是收发共用的。接收末端设备，对于无线电话机来说，则是耳机或扬声器。接收设备的任务是发送设备的逆变换，即由接收天线把空间的电磁波转换成高频感应电势，接收机经过选择和放大，把所需要的高频信号解调为音频信号，末端设备则将音频信号转换为声音。接收机的基本功能接收机是接收设备的主体，要完成接收任务，它必须进行以下几项工作：一是选择，就是从接收天线输入的许多高频信号中，选取所需要的信号。为此，接收机中设有许多选频滤波装置，选取所需的信号，抑制所需信号频带以外的各种干扰和噪声。二是放大，就是将输入的微弱信号进行充分放大，以保证解调时的必要输入电平，并给末端设备提供足够的音频电压和功率。三是解调，就是从已调高频信号中恢复原先调制的音频信号。以上三项，是接收机必须具有的最基本功能，所以各种接收机都少不了选择、放大、及解调装置。实际上，接收机的组成要比上述复杂得多，其中最主要的是为了有利于对所需信号的选择和放大，在解调前，加有一级或多级变频装置，把信号载频逐次降低。此外，还有许多附加电路，用以抑制干扰和噪声输出，稳定工作频率，自动调整增益，以确保良好的接收效果。无线电技术应用近年来，国际电信联盟划分的43种无线电通信业务，已在我国通信、广电、铁路、交通、航空、航天、气象、渔业、科研等行业和领域得到广泛应用，有力地推动了经济和社会发展的进程。广播电视广播电视行业借助无线电技术传播信息，丰富人类的文化生活。经过近百年的发展，无线电广播由最初的长波语音广播向短波、中波、调频广播、地面电视广播、卫星电视广播全面发展。移动通信从公众移动通信（包括2G、3G、4G）、集群通信到宽带无线接入、短距离无线电通信和卫星移动通信等，目前，我国移动电话用户数已超过11亿，中国已成为全球移动通信网络规模最大和用户数量最多的国家，创造了巨大的经济效益和社会效益。卫星导航卫星导航系统由导航卫星、地面测控站和用户定位终端设备三个部分组成。1）导航卫星：卫星导航系统的空间部分，由多颗导航卫星构成空间导航网络。2）地面测控站：跟踪、测量和预报卫星轨道并对卫星运行进行管理，通常包括遥控遥测站、数据中心、注入站及时间统一系统等部分。测控站用于跟踪和测量卫星的位置坐标，接收卫星发来的遥测数据，以供地面监视和分析卫星的工作状态。数据中心根据这些信息计算卫星的轨道，预报下一段时间内的轨道参数，确定需要传输给卫星的导航信息，并由注入站向卫星发送信息。3）用户定位终端设备：通常由接收机、数据处理器和显示器等组成。它接收卫星发来的微弱信号,从中解调出卫星轨道参数和定时信息等,同时测出导航参数（距离、距离差和距离变化率等），再由数据处理器算出用户的位置坐标和速度矢量分量。用户定位终端设备分为船载、机载、车载和个人设备等多种型式。物联网物联网，被认为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，现已被全社会和产业界热切关注，以无线电通信技术为基础的物联网已经成为信息网络化发展的重要趋势，成为人类社会迈向更加高效、智能的信息社会的一大特征。物联网的概念于1999年提出的，它主要的用途是就是把所有物品通过射频识别（RFID）、红外传输、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网的实质是利用无线电识别(RFID)技术，通过计算机和互联网实现物品的自动识别和信息的共享。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而通用的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集并传送到中央信息系统，实现物品的识别，进而通过开放性的计算机网络在广阔的范围内实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。航空在航空领域，无线电技术在航空导航、通信、监视和象等方面发挥了十分关键的作用。航空无线电导航为飞机提供准确的方位、距离和位置信息；航空无线电通信能实现机场场内调度指挥、地空联络等空中交通管制；航空无线电监视能准确了解飞机的位置、速度等重要数据；航空气象系统承担着机场及航线的气象服务任务，为飞行提供安全保障。航天在航天领域，无线电技术支撑着遥控、遥测、遥感、超远程信息传递等关键应用。航海无线电技术在船岸通信、雷达导航、全球定位等方面得到了广泛应用，有效确保了航海安全。实际上，无线电技术从其诞生起，就被最早、最广泛地应用于航海通信和船岸之间的通信。气象探测无线电探空仪与气象站、气象雷达站、气象卫星等形成综合气象监测业务体系，可以监测全球天气变化、气候变化、环境变化、水资源变化以及预报灾害的发生，监测灾害的发展等情况。安全保障在重大体育赛事和重大活动中，无线电技术在指挥调度、安全保障等方面得到广泛应用，扮演着重要的角色。在四川汶川地震等公共应急突发事件中，业余无线电、短波通信、应急通信等成为连接灾区与外界的桥梁和纽带。在公共安全领域，无线视频监控、应急通信等技术的应用，成为政府部门应对突发事件、维护社会稳定的有效手段。射电天文射电天文学以无线电接收技术为观测手段，观测的对象从近处的太阳系天体到银河系中的各种对象，直到极其遥远的银河系以外的目标，遍及所有天体。射电天文无线电技术，到二十世纪四十年代才真正开始发展。对于历史悠久的天文学而言，射电天文使用无线电技术这种崭新的手段，为天文学开拓了新的园地。国防近年来，战争形态由原来的机械化向信息化演变的速度越来越快。军事通信、指挥、预警、侦察、导航和武器制导等系统的正常运转，无不依赖于对无线电频谱资源的安全使用，制电磁权已经被提到与制海权、制空权同等的高度。如今，有效利用无线电频谱资源和有效管控电磁环境的能力，已成为建设信息化军队、打赢信息化战争的重要因素。调制解调无线电信号的发送和接收的主要环节是调制和解调。调制把低频信号叠加到频率较高的载波上的过程，称为调制。也就是说，调制是用有用信号对高频载波进行加工改造的过程。调制有调幅、调频、调相、脉冲调制等多种方式。使载波的振幅按照调制信号幅度改变的调制方式叫调幅，用AM表示。经过调幅的无线电波，叫调幅波。调幅通信的优点是电波传播较远，调制和解调过程比较简单。它的缺点是抗干扰性能差，信号的保真度较低（如声音质量较差）。使载波频率按照调制信号的幅度而改变的调制方式叫调频，常用FM表示。经过调频的无线电波，叫调频波。调频通信的优点是抗干扰性能强和信号的保真度高。缺点是通信距离近，大部分无绳电话机，都采用调频方式进行调制。解调把音频信号（或有用信号）从高频调制信号中分离出来的过程，叫解调。解调是调制的逆过程。电路基本定律-欧姆定律在电源和电阻相连接的电路中，当电阻R一定的情况下，电压E越高，电流I越强。而且，在电压E一定的情况下，电阻R越大，电流I越弱。也就是说，电路中的电流I和电压E成正比，而电流I与电阻R成反比。这被称为“欧姆定律”，是由德国的物理学家乔治·西蒙·欧姆（GeorgSimonOhm）于1826年发现的。欧姆定律是电路的基本定律。在电路中，电流用I，电压用E或者V，电阻用R来表示。欧姆定律可用以下公式表示：I=E/RE=I*RR=E/I电源的电压和电阻的电压在电路中，能流出电流的电源电压被称为电动势E。由于电动势的作用而送出的电流在遇到电阻时，电阻上会受到由电流I电阻R的电压（欧姆定律）。这个在电阻处产生的电压称为“电压降”。在只有一个电阻连接到电源的简单电路上，电源的电压（电动势）和遇到电阻产生的电压（电压降）是一样的。除此之外，事实上电路中的导线也是有电阻作用的。导线越粗阻力越小，由于其阻力非常小，一般都认为导线的电阻为0。电路基本定律-霍尔基夫电流定律基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，基尔霍夫电流定律指出：所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。为了方便理解，我们用河流来打比方，在两条河流交汇的地方，交汇后的水量（河流C）和未交汇之前两条河流的水量（河流A+河流B）之和是一样的。根据基尔霍夫电流定律，如果Ia和Ib是流入的电流，Ic是流出的电流，那么可以得到Ia+Ib=Ic,即流入的电流之和等于流出的电流。电路基本定律-霍尔基夫电压定律基尔霍夫电压定律是确定电路中任意回路内各电压之间关系的定律，它指出：沿着闭合回路所有元件两端的电势差（电压）的代数和等于零。我们先来理解什么是回路，简单来说一个回路就是一个接通的电路，电流从这个接通电路的正极出发，流经电路上的所有器件，最后回到负极，就形成了一个闭合回路。如下图，电流从电源正极出发，分别经过R1和R2，最后回到电源负极。从图中可以看出，电阻R1的压降U1和电阻R2的压降U2沿回路的极性与电源电压U0的极性正好相反，根据基尔霍夫电压定律，可以知道U0+U1+U2=0。正弦交流电大小和方向随时间作有规律变化的电压和电流称为交流电，又称交变电流。正弦交流电是随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。由于交流电的大小和方向都是随时间不断变化的，每一瞬间的电压（电动势）和电流的数值都不相同，所以在分析和计算交流电路时，必须标明它的正方向。周期和频率正弦波在经过一定的变化又回到原来的状态时所需要的时间称为周期，1秒内完成周期性变化的次数叫做频率。正弦交流电中，正向的波峰和负向的波峰会反复出现，从正向的波峰到负向的波峰再回到正向的波峰状态所需要花费的时间叫做“周期”。周期的符号是T，单位是秒（S）。在1秒内重复的周期数叫做“频率”。频率的符号是f，单位是赫兹（Hz）。如果重复1个循环需要花费0.2秒，则其周期是0.2秒。1秒内重复5个循环的频率是5赫兹。频率f和周期T的关系可用以下公式描述：f=1/T相位不同交流电之间变化的时间差叫做相位差（相位角），用角度（rad）来表示。瞬时值、最大值和有效值要了解正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值，我们先来看看正弦交流电电动势波形图，如上图所示。这个波形图还可以用数学表达式表示为：公式中：Em表示为最大值、ω为电角度、e为瞬时值、t表示时间。由上述公式可见，交流电的大小是随着时间变化而变化的，瞬时值（某一瞬间）的大小在零和正负峰值之间变化，最大值也仅是一瞬间数值，不能反映交流电的做工能力。于是便引入有效值的概念，定义为：如果交流电和直流电分别通过同一电阻，两者在相同的时间内所消耗的电能相等（或所产生的焦耳热相同），则此直流电的数值就叫做交流电有效值的数值。业余无线电开端1865年英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在。1888年德国物理学家赫兹在离他的实验装置几米外测出电磁波，实验清楚地表明了不可见的可以传播的电磁波是存在的。1894年，意大利电气工程师马可尼在他家中的楼上安装了发射电波的火花放电装置，楼下放置了接收检波器，检波器与电铃相接。当他在楼上接通火花放电装置的电源，楼下的电铃就响了起来。1895年，21岁的工程师马可尼在意大利波伦亚他父母的别墅楼上与1.7公里远的附近山丘之间成功进行了电报通信实验，使无线电通信成为现实。一年后即1896年，俄国科学家波波夫在彼得堡大学两幢相距250米的大楼之间表演了无线电通信，他和助手进行了一次正式的无线电传递莫尔斯电码的表演。经过不断摸索，1901年12月马可尼成功地实现了电波横跨大西洋(3200km)的实验，使无线电通信技术达到实用阶段。无线电通信技术的诞生大大缩短了人们之间的距离。同时，也产生了这样的一个人群，他们喜欢各种与无线电相关的技术研究，爱好利用无线电设备来进行相互通信，这就是最早的业余无线电爱好者。先驱们的行动激励了世界各地越来越多工程师的探索和研究的兴趣，爱好者的队伍日益壮大。澳大利亚、英国和美国分别于1910、1913、1914年先后成立了业余无线电爱好者组织。商业和政府对无线电通信需求大量增加，无线电通信相互干扰的问题时有出现，需要政府以法令与规则加以规划和管理，以保障无线电通信业务的有效开展。业余无线电爱好者的实验被限制在特定的频段内，1912年美国政府开始颁发业余无线电执照，业余无线电活动逐渐为社会所接受。在当时，无线电工程师们普遍认为波长愈长愈可作远距离通信，波长200米以下的短波频段被视为毫无用处的波段。爱好者们被限制之后，不得不转到利用这个被认为无用的短波波段来进行远距离通信实验。1923年初，美国的业余无线电爱好者在波长90米以下的通信获得成功，1923年11月与远在法国的业余无线电爱好者在100米和110米进行了几个小时的无线电报联络，完成了横跨大西洋的双向无线电通信。业余无线电家们的实验证明，曾被认为无用而丢弃的短波频段，是比长波更为有效的远距离通信波段，他们还发现波长越短通信距离越远，所以短波可以使用更小的功率发射，只需要几瓦的功率和很小的天线就能实现全球通信。业余无线电爱好者的这一重大发现，是无线电技术史上最重要的成就之一，之后人们在此基础上它开创了全球短波通信。在卫星通信出现之前，短波通信是最有效的全球通信手段，被全世界广泛地应用于商业、交通、广播和军事等领域。上百年来，业余无线电爱好者们还执着不懈地涉猎各种新兴的通信领域，探索未知的通信模式。从超短波、微波到毫米波通信，从流星散射通信、月面反射通信、卫星通信到深空通信，都活跃者众多的业余无线电爱好者，展现出业余无线电爱好者独特的创造力。什么是业余无线电在科学技术飞速发展的今天，无线电通信已经深入到各个领域，包括人们日常生活在内。无论是飞机、卫星，轮船、舰艇，还是陆地上的各种车辆，以及人们熟悉的收音机、电视机或是移动电话……都离不开无线电通信技术。与绝大多数的通信应用不同，业余无线电通信是一种特别的通信方式，它是以技术研究和乐趣为目的的无线电通信。是一项鼓励人们通过无线电通信设备与他人进行交谈，研究探索无线电技术，完全出于非商业目的的业余兴趣爱好活动。各国政府把业余无线电通信定义为经正式批准的、对无线电技术有兴趣的人进行自我训练、相互通信和技术研究的无线电通信业务，其通信活动纯系个人爱好而不涉及谋取商业利益。这一定义写入了协调全球通信的政府间组织国际电信联盟（ITU）的无线电规则里。业余无线电的英文名称是“AmateurRadio”，业余无线电爱好者是“RadioAmateur”又普遍被称为“HAM”。由于“HAM”在英语中意为“火腿”，所以“火腿”也成了从事业余无线电通信的爱好者们的另一个名称。当你在业余无线电群体里听到“火腿”这个称呼时，要知道，指的可不是“金华火腿”，它特指对业余无线电通信有着浓厚兴趣的人。成为一名业余无线电爱好者，就可以进入业余无线电世界，只要打开收发信机就可以听到来自世界各个角落的HAM的声音，通过无线电波与任何一个国家的HAM交流，也可以从众多的不曾见面的朋友那里得到技术上的热情关心和帮助。会为自己第一次成功地和地球上另一面的爱好者通信而激动，更可能会为自己在电子技术、通信技术以及语言、人文地理等诸多方面的知识和技能的迅速提高而感到吃惊！到那时，就能够更深刻地体会到：业余无线电通信确实是一项遍及全世界的十分有趣的活动。今天的业余无线电一百年来，业余无线电技术从最早使用火花发射机和矿石检波器到当代的数字通信和深空通信，经历了通信技术发展的各个时期，各种现代技术都已经融入到业余无线电的方方面面。今天，全世界有300多万的业余无线电爱好者，全世界的每一个角落都有业余无线电波的发射，业余无线电在国际电信联盟（ITU）划分的42种无线电通信业务中占据两种--业余业务和卫星业余业务。当代互联网的迅猛发展，以其丰富的内容和方便的操作，为我们带来了很多方便。业余无线电爱好者对互联网的涉足或许比其他许多群体更早，也更深入，HAM们不仅在网络上传递信息，开辟了第二条通联渠道。同时，随着数字技术的发展，业余无线电爱好者已经利用软件，把电脑、互联网和无线电通信系统结合起来，使得业余无线电通信更为方便易用，方式更丰富多彩。业余无线电通信经过百年的发展，今天已不仅仅限于电报和通话等简单通信方式，许多新的通信方式如：慢扫描电视（SSTV）、数据分组通信（PACKET），以及卫星通信、月面反射通信（EME）等等都已经十分普及。许多通信方式需要借助计算机来完成。离不开相应软件的支持，很多软件可以很方便地在因特网上的一些业余无线电网站下载。很多业余无线电爱好者都建立了自己的网站，供爱好者们学习交流。今天，在业余无线电已经和互联网密切结合，使业余无线电爱好者之间的联系更加紧密，交流更为广泛，给业余无线电的许多方面带来了前所未有的变化。谁爱好业余无线电业余无线电爱好者群体之广泛，从十几岁的学生到年逾古稀的教授，从马路上的交通警察到国际空间站上的宇航员，从艺术明星到体育运动员，甚至不乏政府首脑和宗教名人……跨度之大令人无法想象。业余无线电爱好者群体覆盖社会生活的方方面面业余无线电爱好者遍布全球的每个角落不论男女老少不论身强体壮还是身有残疾不论种族、政治和宗教信仰不论工人、农民、军人、科学家、贵族政要或家庭主妇和在校学生在业余无线电爱好者的通信中，没有地位贵贱之分，所有人都是平等地使用呼号代表着业余无线电操作者，如果有幸，你会业余无线电通联中遇到正在太空中执行任务的宇航员、摇滚歌星，或者与国际政要宗教名人直接对话。尤里·加加林不仅仅是进入太空的第一人，而且还是一个热衷于业余无线电的火腿，他的呼号是UA1LO，下面是他亲笔签名的QSL卡片，这张卡片显示的是他在1963年7月31日在40米波段使用CW模式与英国业余无线电爱好者G3MFQ的通联还有普林斯顿大学物理学家，诺贝尔物理学奖得主JOSEPHHTAYLOR，也是业余无线电爱好者，他的呼号为K1JT，他发明了业余无线电弱信号数字通信模式JT65。许多国际政要也都是业余无线电爱好者，比如约旦前国王侯赛因·伊本·塔拉勒（业余无线电呼号JY1）；泰国国王普密蓬·阿杜德（业余无线电呼号HS1A）；印度国大党主席索尼娅·甘地夫人（业余无线电呼号VU2SON）；印度前总理、国大党主席拉吉夫·甘地（业余无线电呼号VU2RGJ）；日本前首相小渊惠三(业余无线电呼号J11KIT)等。业余无线电爱好者做些什么业余无线电活动可概括为三个方面，即技术研究、相互通信和自我训练。业余无线电活动包括了广泛的内容，包括以提高操作技能为主的通信竞赛，以技术研究为目的的各种通信实验和设备改造，以自制设备、提高动手能力为目的的各种制作和安装，各国爱好者之间人员和信息的频繁往来等等。而这些活动所需要的基础知识和技能促使爱好者投身于更多的学习和提高。业余无线电爱好者技术研究无线电收发技术业余无线电爱好者之间使用无线电收发信机即电台进行通联。一部电台，通常既是发射机，又是接收机，当然也有功能单一的发射机和接收机。业余无线电爱好者可以使用电台以多种方式通信，就好像游泳有蛙泳、仰泳、蝶泳等多种方式一样。常见的通信方式有五种，它们是：语音方式、摩尔斯电码方式、无线电传方式、电视方式和数字方式。业余无线电爱好者使用最多的是语音方式，其次是摩尔斯电码方式。业余无线电爱好者经常自己动手制作、改进和安装各种无线电台，探索各种无线电通信模式。天线和馈电线天线是用来辐射和接收无线电波的一种设备，实现电流和电磁波之间的相互转换。馈电线是把高频电流以尽可能小的损耗从发射机传到天线或从天线传到接收机所用的连接线。电波传波人类对无线电通信的认识是从电磁波开始的。当电流流经导体时，导体和磁力线发生相对切割运动而产生感生电流，这就是电磁感应。如果流经导体的电流的大小、方向以很快的速度变化，导体周围磁场大小方向也随之变化。变化的磁场在其周围又产生出同样变化着的电场，而这电场又会再一次感生出新的磁场……。这种迅速向周边扩散的交替变化着的磁场和电场的总和就是电磁波，其磁场或电场每秒钟内周期变化的次数就是电磁波的频率，基本单位是赫兹(Hz)。人们发现，各种可见光、各种射线和上面所说的电磁波具有同样的性质，都是电磁波，只不过各自有着不同的频率。人们把频率在3THz以下，不通过线缆或人工波导等传输媒介，在空间辐射传播的电磁波叫做无线电波。无线电波和其他电磁波一样，在空间传播的速度是30万千米每秒。波速和频率（单位：Hz)的比值称为波长，单位是米(m)。人们发现，在无线电波到达之处，导体又能从中感生出电流，而这个电流的大小、方向的变化规律和起初产生电磁场的电流的变化规律完全一致。也就是说，无线电波可以使信息（即初始电流的某种变化规律）通过空间传播实现远距离传递，这就是无线电通信。电波的传播是实现无线电通信的基础。业余卫星通信1957年10月4日前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，与此同时，美国的一些爱好者萌发了发射业余通信卫星的设想。他们组织起来并将这个计划命名为OSCAR。4年之后，他们的努力获得成功，世界上第一颗业余通信卫星OSCAR-1号在美国加利福尼亚的范登伯格空军基地发射升空。这不但证明了业余无线电爱好者有能力研制、发射和控制自己的卫星，也标志着业余无线电通信从此进入了太空时代。世界上第一颗业余无线电卫星OSCAR-1业余卫星通信系统分为空间部分和地面部分。空间部分是指业余通信卫星，地面部分就是我们的业余电台。一个业余卫星地面电台由收发信设备、天线和跟踪控制系统组成。收发信设备业余卫星通信爱好者可以选用专用的卫星收发信机，能够异频双工工作。如日本ICOM公司的IC-9100H就是一种VHF/UHF波段全模式的卫星收发信机，能在HF频段、144MHz、430MHz和1200MHz业余频段工作，有SSB、CW和FM模式，能够同时异频收发，