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世界科技全景百卷书: 无线电波家族
不同波长的无线电波 我们已经知道，无线电波是电磁波的一种，人们用它携带着各种信息在空间以波动的形式传播。所有电磁波在真空中的传播速度都一样，都是每秒钟30万千米。电磁波的特征用频率、波长来表示。频率是指电磁波在一秒钟内波动的次数。单位为“赫”；波长则是指电磁波波动一次在空间传播的距离。容易知道，频率等于速度除以波长。于是波长越长，频率越低。用于通信的无线电波根据波长和频率，可分为超长波、长波、中波、短波、超短波、微波等波段 （也称频段）。各个波段的无线电波组成了一个无线电波家族，它们为人类通信作出了各自的贡献。 超长波：水下通信显身手 一般无线电波，在空中可以远走千里，到了水下却寸步难行。试验表明，无线电波在海水中的衰减是很大的，而且频率越高衰减就越大。由此可见，海底通信用的无线电波频率越低越好，也就说波长越长越好。超长波，也称超低频，频率范围是30～300赫，它是无线电波中波长很长的一种电磁波，特别适用于水下通信。活动于海面下的潜水艇，选用的通信频率就为55赫左右。但超长波的长波的发射天线极其复杂庞大，而且由于频率太低，超长波的容量极为有限。核爆炸时会产生出超长波，所以用超长波大线能够测出在何处进行了核爆炸试验。 长波：老资格的信息载体 长波也称低频，是人们最早使用的通信波段，它已为人类服务了近 100年。近年来，由于其他波段的通信方法日益成熟，长波通信逐渐被淘汰。然而，许多国家仍然保留着长波通信，因为任何通信系统都有可能出故障或受到意想不到的干扰，只有多样化的通信网，才能保证无论在平时还是在战时信息传输畅通无阻。 现在许多国家还设有长波导航台，导航台的任务是在各种复杂的条件下，引导舰船和飞机按预定线路航行。著名的长波导航系统——罗兰导航系统，工作频率为90～110千赫，现在仍在广泛地使用。 长波通信的另一个重要应用是报时，我国也没有长波报时台。 中波：大众媒介的信息渠道 中波的频率范围在300～3000千赫，这是人们熟悉的波段。国际电信联盟规定526.5～1605.2千赫专供无线电广播用，我们平时就是在这个波段收听中央人民广播电台和本地广播电台的节目。 从理论上说，不同的电台使用的广播频率至少应相隔20千赫。全世界有极其众多的中波广播电台，我国每个省及大、中城市都有中波广播电台，有的城市还有多个中波广播电台，所以中波波段似乎远远不能满足需要。好在白天中沿地面只能传输几百千米，再远就收不到了，所以不同城市的中波广播电台即使频率重复也可相安无事。然而在夜里，中波却就可以传得较远，所以在夜间收听中波广播，时常会出现串台现象。 中波波段中的高频端（2000～3000千赫），专供近距离无线电话使用。 短波：欢跳着奔向远方 约在地面50千米上空，有一电离层，它是太阳辐射的产物。这一高度的大气层，由于其中的气体分子受到太阳辐射出来的紫外线照射后，产生了大量自由电子和离子，这个过程称为“电离”，故有“电离层”之称。 电离层对中波或长波十分“热情”，“来者不拒”，请它们统统留下，而对短波却毫不客气，将它“拒之门外”，于是短波被反射回地面。短波被反射回地面后，又被地面反射回空中。这样，短波就在地面与电离层之间来回跳跃，沿着地球弯曲的表面，把信息传到遥远的地方。短波广播能远距离传送，就是这个道理。 短波通信的特点是设备简单，灵活机动，发射功率无需很大，却能传到很远的地方。它的主要不足之处在于通信不够稳定，原因是电离层经常变化，还有太阳黑子、磁暴等的干扰。 超短波：电视的信使 超短波波长在1米至10米，故又称为米波，由于频率较高，所以通信容量较大，可以传输大容量的电视信号。我国最初确定的12个电视频道在48.5～92兆赫和167～223兆赫，每个频道带宽8兆赫。超短波除了用来传送电视信号之外，还有一部分用于高质量的调频广播。调频广播比普通中波广播抗干扰能力要强得多，雷电、电火花等均对其不产生影响，因此，音质特别好。 微波：从接力通信到卫星通信 微波频率很高，波长仅在1毫米至1米，它不像中波那样能够沿地面绕过一定的障碍物传送，而只能向空中直线传播。由于地球是圆的，它的传送范围就很有限。如要让它传得较远，就必须隔一定距离就设一个中转站，一站一站地往前传，这称为接力通信。自从地球同步卫星试验成功后，微波通信得到了极广泛的应用。微波可以不受阻挡地穿越电离层，到达同步卫星，再通过同步卫星中转，便可以把信息传遍全世界。 国际电信联盟 看过电影 《尼罗河上的惨案》的人都知道，一位名叫波洛的大侦探在一条行驶在尼罗河中的游船上侦察一个案件，当侦察工作进行到关键时刻，凶手感到自己即将暴露，于是铤而走险，孤注一掷，企图害死这位侦探。凶手设法在波洛的舱房里放进了一条剧毒的眼镜蛇。当波洛回到自己房间时，突然发现一条眼镜蛇正龇牙裂嘴地瞪着他，伸吐着尖舌向他步步逼近。波洛吓了一大跳，进退两难。正在这危急关头，他急中生智，在墙上轻轻地敲了几下。在隔壁的雷斯上校及时持剑而入，刺死了眼镜蛇，解救了波洛。 雷斯上校怎么会知道波洛遇到了危险呢？原来波洛在墙上敲出的声音是英文SOS的电码信号。那么，什么是SOS呢？为什么雷斯上校一听到SOS的信号就知道波洛在呼救呢？ SOS是1906年世界无线电管理大会上一致通过的国际统一的遇险呼救信号。无论何时何处，凡遇到危险、灾难，只要用莫尔斯电码拍发SOS这3个字母，收到这个信号的人就会立刻奔赴发报地点，奋力救援。为什么要选用这几个字母来代表求救信号呢？有人说它是英文“救命”（save our souls）的第一个字母缩写。其实并非如此。了解一下莫尔斯电报编码就一清二楚了。原来这3个字母用莫尔斯电码拍发时是三短三长三短，写出来就是三点三划三点（···———···）。这样，一是好记；二是有节奏，在紧急情况下拍发比较容易；三是可以连续拍发，容易引起人们警觉。所以才把它作为国际遇险呼救信号。 无线电通信在全球范围内的迅速普及，使国与国之间的通信易如反掌。然而各国的无线电通信系统不一致，结果引起了许多不必要的麻烦，甚至发生过这样的事：某国王子访美结束后，及时给美国总统发了感谢电报，然而对方却毫无反应，又一连发了数遍还是不起作用。原来两国通信系统不同，发出的电报对方根本没有收到。 此外，由于无线电技术的迅猛发展，可用的无线电通信频率被大量占用，通信频道变得越来越拥挤，各电台之间经常发生干扰，影响了各国的通信工作的正常进行。这些问题和上述SOS的例子从正反两方面说明了国际通信需要有一个统一的技术标准，需要有一个统一的组织来进行管理和协调。在这种背景下，1947年，国际电信联盟宣告成立。它是联合国的专门机构之一，其任务是组织会员国研究国际通信的技术问题，协调各会员国电信管理部门的行动，扩大国际电信合作，以改进和提高国际间通信的质量和效果，总部设在瑞士的日内瓦，至今已有150多个会员国。国际电信联盟制订了国际无线电规则，并对各国使用的无线电频率进行登记。 人们都以无边无际来形容广阔空旷的天空。其实，对于无线电波来说，天空不但不空，而且还相当拥挤。现代社会，众多的广播电台和电视台，以及通信卫星，再加上各类短波和微波通信设备，它们每时每刻都在向空中发射着各种不同频率的电波。就是靠这些无线电波，才把相隔遥远的各个国家连在一起，构成了国际通信。整个天空中充满了各种不同频率的无线电波，就好像一条繁华的大街上挤满了汽车、电车、自行车和步行的人群一样，熙熙攘攘，热闹非凡。 这么多无线电波同时在空中传播，为了不产生互相碰撞和干扰，需要把现有的无线电频率分成不同的频段。什么是频段呢？频段就是一定的频率范围。例如，我们使用的收音机，有的可收中波，有的可收中波、短波，还有调频。人们购置收音机时，总先要弄清楚它能收几个波段，这个波段就相当于我们所说的频段。按照国际无线电规则规定，现有的无线电通信共分成航空通信、航海通信、陆地通信、卫星通信、广播、电视、无线电导航，定位以及遥测、遥控、空间探索等50多种不同的业务，并对每种业务都规定了一定的频段。例如中波广播频段就是从526.2千赫到1605.2千赫。其他各种业务也都有自己的频段。除此以外，在每个频段里工作的无线电台又都有各自的频率，例如540千赫就是在中波广播频段中指配给中央人民广播电台的专用频率。每个电台只能在规定的频段中使用自己的专用频率，不能乱用，否则就会互相混淆，造成干扰。就像快、慢车道和人行道上的车辆和行人一样，各行各的车，各走各的路。因而互不碰撞，互不干扰。 国际无线电通信中的频段划分、使用和协调、以及有关技术标准的研究和制订，都由国际电信联盟的常设机构——国际频率登记委员会来负责。人们称国际电信联盟为无线电通信的空中协调指挥官。 国际频率委员会的主要任务是将各国使用的无线电频率加以登记，然后形成“国际频率登记总表”，根据这张总表和国际无线电规则来确定哪些国家适合使用哪些频率。如果有国家违反这些规定，对其他国家电台广播通信造成了有害的干扰，国际频率登记委员会便根据一定的程序加以协调处理。 近年来，由国际电信联盟主持召开了世界水上无线电大会、世界卫星广播大会、世界航空通信大会、全面修改国际无线电规则的无线电管理大会等会议，制订了各种无线电技术标准和频率分配方案，以适应不断发展的现代无线电通信的需要。 |
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