电磁波的频谱--概述
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电磁波的频谱分析及调制方法当我们用手机打电话、观看电视或者使用Wi-Fi上网时,我们很少考虑的一个关键因素是电磁波的频谱分析和调制方法。
然而,这些原理对于无线通信的正常运行至关重要。
本文将介绍电磁波的频谱分析和常见的调制方法,以帮助我们更好地理解无线通信的工作原理。
首先,让我们了解什么是电磁波的频谱。
电磁波的频谱是指电磁波的频率范围,从极低频到极高频。
根据频率从低到高的顺序,电磁波的频谱可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段。
在无线通信中,常用的频段是无线电波和微波。
无线电波的频率范围通常从几十千赫兹到几百兆赫兹,而微波的频率则更高,从几百兆赫兹到几十千兆赫兹。
频谱分析是指对电磁波的频谱进行测量和分析,以确定其中存在的不同频率成分。
频谱分析仪是一种常用的工具,它可以将电磁波信号转换为频谱图,显示不同频率上的能量强度。
通过频谱分析,我们可以了解到无线通信中使用的频段和频率分布情况,在规划和管理无线电频谱资源方面起着重要的作用。
调制是指在传输中将信息信号与载波信号进行合成的过程。
不同的调制方法可以实现对信号的不同传输要求。
调制方法通常分为模拟调制和数字调制两种。
模拟调制是指将模拟信号,如声音或视频,与连续的载波信号进行调制。
常见的模拟调制方法有调幅(AM)和调频(FM)调制。
调幅通过调整载波信号的幅度来实现信号的传输,而调频则通过调整载波信号的频率来实现信号的传输。
模拟调制方法在早期的无线通信中使用广泛,但由于其受干扰和噪声的影响较大,逐渐被数字调制所取代。
数字调制是指将数字信号转换为离散的载波信号进行调制。
常见的数字调制方法有调幅键控(ASK)、调频键控(FSK)、相移键控(PSK)和正交振幅调制(QAM)等。
数字调制方法具有较好的抗干扰性和容错性,能够更高效地传输数字信息。
例如,4G和5G移动网络就采用了QAM调制技术。
通过了解电磁波的频谱分析和调制方法,我们可以更好地理解无线通信的工作原理和技术应用。
绪论0.1电磁波的频谱图 1 (J. D. Kraus: Electromagnetics)频段划分频率描述应用3-30kHz 超低频(Very low frequency,VLF)导航超长波大于10000米30-300kHz 低频(Low frequency, LF)导航台,导航设备长波:1000-10000米300-3000kHz 中频(Medium frequency, MF)调幅广播,海事无线,中波:100-1000米电,海岸巡逻通信,方向搜索3-30MHz 高频(High frequency,HF)电话,电报,传真,短波:10-100米短波国际广播,业余无线电,民用频段,船—岸和船—空通信30-300MHz 甚高频(Very high frequency, VHF)电视,调频广播,空米波:1-10米中交通控制,警用,出租车移动无线电300-3000MHz 超高频(Ultrahigh frequency UHF)电视,卫星通信,无分米波:1-10分米线电探空仪,监视雷达,导航设备3-30GHz 特高频(Superhigh frequency, SHF)机载雷达,微波传送,厘米波:1-10厘米卫星通信30-300GHz 极高频(Extreme high frequency, EHF)雷达毫米波:1-10毫米300GHz-3000GHz 太赫兹太赫兹技术0.2微波毫米波微波的频率范围不同的书有不同的说法,有将300MHz—30GHz、波长:1cm—1m特指微波;也有称300MHz—300GHz、波长:1mm—1m为微波;还有将300MHz—3000GHz、波长:0.1mm—1m统称为微波。
细分:微波:300MHz—30GHz,波长:1cm—1m毫米波:30GHz—300GHz,波长:1mm—1cm亚毫米波:300GHz—3000GHz,波长:0.1mm—1mm微波频段划分频段标称波长旧波段新波段500-1000MHz VHF C1-2GHz 22cm L D2-3GHz 10cm S E3-4GHz S F4-6GHz 5cm C G6-8GHz C H8-10GHz 3cm X I10-12.4GHz X J12.4-18GHz 2cm Ku J18-20GHz 1.25cm K J20-26.5GHz K K26.5-40GHz 0.8cm Ka K40-60GHz 0.6cm U60-80GHz 0.4cm V80-100GHz 0.3cm W微波毫米波的特点低于1GHz的通信电路通常由集总参数电路元件构成,超过1GHz到100GHz,集总元件被传输线和波导元件取代。
电磁频谱方案引言电磁频谱是指电磁波的频率范围,它在通信、无线电、雷达等领域中起到至关重要的作用。
在不同的应用场景中,需要使用不同的频谱方案来满足通信需求。
本文将介绍电磁频谱方案的基本概念、分类以及在不同领域中的应用。
电磁频谱的基本概念电磁频谱是由不同频率的电磁波组成的。
根据电磁波的频率,可以将电磁频谱分为不同的频段。
通常,电磁频谱可以分为以下几个主要的频段:•无线电频段(Radio Frequency, RF):频率范围从几十千赫兹到几百千兆赫兹,主要用于广播、无线通信和雷达等领域。
•微波频段(Microwave):频率范围从几百兆赫兹到几百千兆赫兹,主要用于卫星通信、无线局域网等高速通信领域。
•红外频段(Infrared):频率范围从几百千兆赫兹到几百兆赫兹,主要用于红外线传感器、红外摄像机等领域。
•可见光频段(Visible Light):频率范围从几百兆赫兹到几百THz,主要用于照明、光纤通信等领域。
•紫外频段(Ultraviolet):频率范围从几百THz到几百PHz,主要用于紫外线消毒、紫外线检测等领域。
•X射线频段(X-ray):频率范围从几百PHz到几百EHz,主要用于医学影像、材料分析等领域。
•γ射线频段(Gamma ray):频率范围从几百EHz到几百ZHz,主要用于放射治疗、核物理研究等领域。
这些不同频段的电磁波在不同的应用场景下具有不同的特性,因此需要采用不同的频谱方案来进行调度和管理。
电磁频谱的分类根据电磁频谱的利用情况和管理方式,可以将电磁频谱分为以下几种分类:无线电频谱分类无线电频谱可以根据频段的不同进行细分。
根据国际电信联盟(ITU)的划分,无线电频谱可以分为以下几个主要频段:•甲波段(低频段):频率范围从30千赫兹到300千赫兹。
•乙波段(中频段):频率范围从300千赫兹到3兆赫兹。
•丙波段(高频段):频率范围从3兆赫兹到30兆赫兹。
•丁波段(超高频段):频率范围从30兆赫兹到300兆赫兹。
交变电流在周围空间会产生交变磁场,变化的电场和磁场相互联系,形成了交变的电磁场,并能脱离其产生的波源向远处传播,这种在空间以一定速度传播的交变电磁场就是电磁波。
电磁频谱,则是由电磁波按波长或频率排列起来,所形成的一个从零至无穷的结构谱系,频率从低到高分别列为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
一、电磁频谱是特殊的自然资源电磁频谱是一种特殊的自然资源。
其特殊性主要体现在:(1)三维性,它具有频率、空间和时间的三维性,在不同频率或不同空间,或不同时间可以同时使用电磁频谱;(2)有限性,对某一个频段或频率而言,它在一定区域及一定时间内是非常有限而紧张的,必须进行有序管理;(3)共享性,它是一种共享性资源,电磁波的传播不受行政区域的限制,若随意使用无线电频谱,可能干扰其他国家或部门对频率的使用;(4)排他性,在一定的时间、地区和频域内,一旦某个频率被使用,其他设备则不能以相同的技术模式再使用该频率。
二、不同频段频谱的特色应用对于不同频段的电磁波,其应用不同,例如紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率,红外线用于遥控、热成像仪,利用微波加热食物等,其中,无线电波的应用最广,在民用领域的移动通信、广播电视、卫星导航等各种无线电业务得到了广泛应用,在军事领域的导航定位、情报侦察、指挥通信也起着重要作用。
三、现阶段存在的问题随着时代的发展,高速增长的无线用户与有限的频率资源这对矛盾变得更加突出,在提高频率资源利用率的诸多方法中,最被广泛研究和利用的是频率复用。
利用频率复用,有效的提高了频谱的利用率。
四、未来的发展趋势无线电的广播、导航、遥控相继出现,给人类社会的发展进步带来了巨大变化。
电磁波作为信息传递的重要载体,纵横驰骋在陆、海、空、天四维空间,加速了信息时代的到来。
未来电磁频谱将朝着频谱资源共享共用、精细化频谱效能分析和频谱动态嵌入式管理等方向不断进步。
电磁波的频谱从无线电到伽马射线电磁波是一种通过电场和磁场的相互作用传播的能量形式。
从无线电波到伽马射线,电磁波的频谱覆盖了广泛的频率范围。
本文将介绍电磁波的不同类型及其频谱范围,并探讨它们在日常生活中的应用。
无线电波是电磁波频谱中最低频率的一类。
这种波长较长的波能够穿透墙壁和建筑物,因此被广泛用于电视、广播和通信系统。
无线电波的频谱范围从几百赫兹到几千兆赫兹,包括AM和FM无线电。
比如,AM广播使用较低的频率范围从535千赫兹到1605千赫兹,而FM广播使用的频率范围则从88兆赫兹到108兆赫兹。
微波是电磁波频谱中的下一类。
这种波的波长略短于无线电波,通常在毫米到厘米的范围内。
微波具有较高的频率和短波长,因此在通信和雷达系统中被广泛使用。
微波炉也是应用微波的例子,它利用微波的能量加热食物。
紧随微波的是红外线,它的波长介于可见光和微波之间。
红外线具有比可见光更长的波长,可以被物体吸收并转化为热。
这使得红外线被应用于红外线夜视仪、红外线加热器和红外线摄像机等领域。
红外线的应用范围广泛,从安防系统到医疗领域,都发挥着很大的作用。
接下来是可见光,它是人类眼睛所能感知的电磁辐射。
可见光的频谱范围从红色到紫色,对应着不同的波长。
红光的波长较长,紫光的波长较短。
可见光在日常生活中发挥着极其重要的作用,例如照明、摄影和显示技术。
紧随可见光是紫外线,它的波长比可见光更短。
紫外线被广泛应用于杀菌消毒、医疗治疗和紫外线光刻等领域。
然而,在过度暴露于紫外线下可能会对人体健康造成损害,因此在日常生活中应当注意避免长时间暴露于紫外线之下。
X射线是电磁波频谱中的下一类,波长比紫外线更短。
X射线拥有高能量,能够穿透物体并在射线图像上显示不同的密度和组织。
这使得X射线成为医学诊断和工业检测的重要工具。
然而,过度暴露于X射线可能对身体产生危害,因此在使用X射线设备时需要采取必要的防护措施。
最高频率的电磁波是伽马射线,它的波长最短,能量最高。
电磁波频谱和波段划分以及名称由来---------------------------------------------------------常见电磁波波长无线电波0.1mm~100Km (3kHz~3000GHz)频段名称段号(含上限不含下限)频段范围波段名称波长范围(含上限不含下限)1 甚低频(VLF)3~30千赫(KHz)甚长波100~10km2 低频(LF)30~300千赫(KHz)长波10~1km3 中频(MF)300~3000千赫(KHz)中波1000~100m4 高频(HF)3~30兆赫(MHz)短波100~10m5 甚高频(VHF)30~300兆赫(MHz)米波10~1m6 特高频(UHF)300~3000兆赫(MHz)分米波微波100~10cm7 超高频(SHF)3~30吉赫(GHz)厘米波微波10~1cm8 极高频(EHF)30~300吉赫(GHz)毫米波微波10~1mm9 至高频300~3000吉赫(GHz)丝米波1~0.1mm红外线770纳米~14微米可见光400纳米~700纳米紫外线200纳米~400纳米X射线(伦琴射线)波长0.1纳米~10纳米频率:30pHz~3eHzγ射线(伽马射线)小于0.1埃米(核弹最大的破坏性来自于该射线)波长和频率换算关系:令波长为λ,频率为f,速度为V,得:λ=V/f波长的单位是米(m),速度的单位是米/秒(m/sec),频率的单位为赫兹(Hertz,Hz)。
光速= 299 792 458 m / s长度单位10埃米(埃格斯特朗)=1纳米原子的平均直徑(由經驗上的半徑計算得)在0.5埃(氫)和3.8埃(鈾,最重的天然元素)之間。
1000纳米=1微米1000微米=1毫米1000毫米=1米频率单位1 千赫kHz 10^3 Hz 1 000 Hz1 兆赫MHz 10^6 Hz 1 000 000 Hz1 秭赫GHz 10^9 Hz 1 000 000 000 Hz1 澗赫THz 10^12 Hz 1 000 000 000 000 Hz1 拍赫PHz 10^15 Hz 1 000 000 000 000 000 Hz1 艾赫EHz 10^18 Hz 1 000 000 000 000 000 000 Hz---------------------------------------------------------雷达波段的由来皇家海军威尔士亲王号战列舰,其上雷达布置清晰可见迄今为止对雷达波段的定义有两种截然不同的方式。
光现象知识点总结(全) → 电磁波现象知识点总结(全)本文档旨在提供关于光现象和电磁波现象的全面知识总结。
以下是相关知识点的概述:光现象- 光的特性:光既可以表现为粒子,也可以表现为波动。
光的波长决定了其颜色,频率决定了其亮度。
- 光的传播:光是沿直线传播的,可以在真空、空气、水和其他透明媒介中传播。
- 光的反射:当光束遇到一个反光面时,会发生反射,光线按照角度相等的规律反射。
- 光的折射:当光束从一种介质传播到另一种介质中时,会发生折射,光线向法线偏转。
- 光的散射:当光束遇到散射体时,会发生散射,光线在各个方向上反射。
- 光的干涉:当两束光相交时,会发生干涉,出现明暗交替的光条纹。
- 光的衍射:当光通过一个小孔或在一个障碍物的边缘时,会发生衍射,光的波动性表现出来。
- 光的偏振:光波在某个方向上振动,称为偏振,偏振光可以通过偏振器进行筛选。
电磁波现象- 电磁波的产生:电磁波是由振荡的电场和磁场组成的,它们垂直于传播方向。
- 电磁波的频谱:电磁波的频率范围很广,从无线电波到伽马射线,依次增加频率和能量。
- 电磁波的传播:电磁波可以在真空和介质中传播,速度等于光速。
- 电磁波的吸收和反射:不同物体会对电磁波产生吸收和反射,导致不同程度的能量损失和改变。
- 电磁波的干涉和衍射:电磁波也可以发生干涉和衍射现象,表现出波动性。
- 电磁波的应用:电磁波在通信、无线电、雷达、医学成像和能量传输等领域有广泛应用。
以上是光现象和电磁波现象的知识点总结,希望能对您理解和学习有所帮助。
电磁波谱的特性与频谱分析电磁波谱是一个包罗万象的概念,涵盖了从极低频的无线电波到极高频的伽马射线的各种电磁波。
不同频段的电磁波具有不同的特性和应用,而频谱分析则是一种用于研究和测量电磁波谱的方法。
首先,让我们来了解一下电磁波谱的特性。
根据频率的不同,电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等多个频段。
每个频段的电磁波具有不同的传播特性和能量级别。
例如,无线电波具有相对较低的频率和能量,可以穿透建筑物和大气层,并用于通信和广播;而伽马射线具有非常高的频率和能量,可以用于放射治疗和核实验等应用。
接下来,我们来探讨一下频谱分析的方法。
频谱分析是一种用于分析和测量电磁波的频率和能量分布的方法。
它通过将复杂的波形信号分解为不同频率的成分,来研究信号的频域特性。
频谱分析可以用于识别信号中的特定频率成分,并帮助我们了解信号的频率分布和能量分布。
这在无线通信、雷达、医学和天文学等领域中具有重要的应用价值。
现代频谱分析通常利用傅里叶变换来实现。
傅里叶变换是一种可以将时域信号转换为频域信号的数学技术。
利用傅里叶变换,我们可以将一个复杂的波形信号分解为若干个简单的正弦波成分,每个成分都代表了信号中的一个特定频率和能量。
通过将这些频率成分进行加权合成,我们可以还原原始的波形信号,并了解信号在频域上的特性。
频谱分析的结果常常以频谱图的形式呈现。
频谱图以频率为横轴,脉冲振幅或功率为纵轴,可以直观地展示信号的频率分布和能量分布。
通过观察频谱图,我们可以分析信号中的峰值频率、频带宽度以及不同频率成分之间的相对强度等信息。
除了传统的频谱分析方法,现代技术还发展出了一些高级的频谱分析技术,例如窄带频谱分析、宽带频谱分析和时频分析等。
这些方法可以更加精确地分析和测量复杂信号中的频率和能量分布,提供更全面的频域特性。
总而言之,电磁波谱是一个广阔而多样的概念,不同频段的电磁波具有不同的特性和应用。
频谱分析是一种用于研究和测量电磁波谱的方法,通过将信号分解为不同频率的成分,并分析其频率和能量分布,来了解信号的频域特性。
【科普】电磁频谱知识大全一、电磁频谱的特性电磁频谱,指的是电磁波按照频率或波长分段排列所形成的结构谱系。
一是具有国家主权性。
电磁频谱是目前人类唯一理想的无线信息传输媒介,属于国家所有,与土地、森林、矿藏等资源一样,既是一种稀缺的自然资源,也是决定国家发展和战争胜负的重要战略资源。
电磁频谱资源对人类的影响,就像水和太阳一样不可或缺。
我国《物权法》的第46条至52条,分别规定了矿藏、土地、森林、野生动植物、频谱、文物、国防资产的国有属性,体现了电磁频谱领域的国家主权性。
其中第50条单独明确规定,“无线电频谱资源属于国家所有”。
频谱资源的国有属性这一条是完全单列的,13个字单独成条在我国的法律中还不多见。
二是具有资源的无限性和使用的有限性。
理论上电磁频谱是覆盖0至无穷大赫兹的一种特殊自然资源。
按照频率由低到高的顺序,包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽玛(γ)射线和宇宙射线。
一般意义上,国际电信联盟规划的可以利用电磁频谱范围为10kHz-400GHz,低于这一范围进入音频,高于这一范围进入光波的范围。
但受目前信息技术水平的限制,可供人类开发和使用的频谱只占资源总量的68%。
其中,3GHz以下最优频谱,应用趋于饱和,发展空间受限,我军72%以上的用频武器装备和国家78%以上的民用无线电设备,都集中在3GHz以下,用频矛盾十分突出;3GHz-10GHz的好用频谱,应用更广泛,竞争更趋激烈;10GHz-60GHz的可用频谱,技术日趋成熟,抢占优先使用权的趋势更加明显;60GHz以上待开发频谱,开发利用受技术和元器件的限制,亟待突破;卫星频率轨道资源的好用频率瓜分殆尽,“黄金导航频率”的8 0%已被美国和俄罗斯率先抢占。
三是具有商业价值属性。
英国政府在其发布的《21世纪的频谱管理》白皮书中,明确提出引入频谱定价、频谱拍卖、频谱贸易等手段,激励频谱资源的高效利用和新技术的研发。
据不完全统计,1995年至20 11年间,美、英、德、法、韩等国为发展第三代、第四代移动通信网络,所拍卖的频谱价值共计约1300亿美元。
电磁波的频谱(二)——各频段的频率分配下面将按波段划分来讨论各波段的特点及其频率分配。
一、10~200千赫频段该频段属于甚长波和长波的波段,因其传播特性相近,故并在一起讨论。
该波段可以用天波和地波传播,而主要以地波传播方式为主。
因地波传播频率愈高,大地的吸收愈大,故在无线电的早期是向低频率的方向发展。
天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的。
该波段的特点是:(1)传播距离长,在海水上应用数千瓦的功率可以实现3000公里的通信。
所以目前还有很多海岸电台使用长波通信(30~200千赫)。
用10~30千赫可以实现特远距离的通信。
(2)电离层扰动的影响小。
长波传播稳定,基本没有衰落现象。
(3)波长愈长,大地或海水的吸收愈小,因此适宜于水下和地下通信。
但是它的缺点也是明显的:(1)容量小。
长波整个频带宽度只有200千赫,因此容量有限,不能容纳多个电台在同一地区工作。
(2)大气噪声干扰大。
因为频率愈低大气噪声干扰愈大(大气干扰也和地理位置有关,愈近赤道、干扰愈大)。
(3)需要大的天线。
该波段频率的分配情况。
根据国际规定,10~200千赫主要用于无线电导航(航空和航海)、定点通信、海上移动通信和广播。
被指定的导航用频率为10~14千赫以及70~130千赫。
这是作为远距离导航用的,主要是因为长波传播远,且无盲区。
在导航系统中,盲区是不允许的。
在70~130千赫工作的有劳兰—C系统和台卡(Decca)系统。
海上移动通信主要用于岸-船通信。
由于长波的可靠性高,因此,当容量不是主要的,而要求高可靠性的远距离通信时,就要用这个频段,并且特别适宜在极区的岸-船通信。
船- 岸通信通常不用此频段,因船上位置有限,不能得到高的天线效率。
几乎整个波段部分都分配作定点通信用,这在目前是作为短波通信的备份使用的,以便在电离层受到干扰时使用。
目前看来这种需要性已逐渐减小,除了少数地区外,大多数地区已不用,最后这种用途将被放弃。
电磁波频谱和波段划分以及名称由来频率较低,信号a 环©3aDGHt3GHj二1Ocm10mlOQm300kHz 1kmfl 30kHzwwwJmef;UHFHFLFr\(VHF£住聲30MHz>=Cf VLF\1DOkmFIGkrri八指向性强,应用厂頻率C H£诙长(Q 液的名称W-10s- 10*- w地“墟1田屯10地[QI 10——H 1|皿GHi:併一104-—1—ltr2」ltr*—LG^_10-1-1QFJ工(T1J tQF—llAHlliim长波中波徼波如卜巍丁射線a_噩液-F(由E 黑產生亚學線作用引起】白翕卜練近戦井按3C=可匡记帯[衣覘所見童襪述範團〕F#近紅外岸 中紅处縊虹幷呈X 戈 迪K Z 7接近黑性蛮(W 也髀為熱浊》有大龜能 遠紅外維至菽極超矩液•IR r*VIS*■*—uv —rDUV][|][ [ ] nm1050nm950nmSSOnm750I 1nm6S0nm550nm450nm350rim250 nm150nm1150 Frequency Hz10ee«'iph 『tf 1i (rtt ・神神11**詔时it 1io"ID "w'r 种"■1KMiMHt1GH11TM1;Wavtilength常见电磁波波长无线电波0.1mm~100Km(3kHz~3000GHz)红外线770纳米~14微米 可见光400纳米~700纳米 紫外线200纳米~400纳米X 射线(伦琴射线)波长0.1纳米~10纳米频率:30pHz~3eHz Y 射线(伽马射线)小于0.1埃米(核弹最大的破坏性来自于该射线)波长和频率换算关系:令波长为入,频率为f ,速度为V ,得:A=V/f波长的单位是米(m ),速度的单位是米/秒(m/sec ),频率的单位为赫兹(Hertz ,Hz )。
光速=299792458m/s1甚低频(VLF ) 3〜30千赫(KHz ) 甚长波 100〜10km 2低频(LF ) 30〜300千赫(KHz ) 长波 10〜1km 3中频(MF ) 300〜3000千赫(KHz ) 中波 1000〜100m 4高频(HF ) 3〜30兆赫(MHz )短波 100〜10m 5甚高频(VHF ) 30〜300兆赫(MHz )米波 10〜1m 6特高频(UHF ) 300〜3000兆赫(MHz ) 分米波 微波100〜10cm 7超高频(SHF ) 3〜30吉赫(GHz ) 厘米波 微波10〜1cm 8极高频(EHF ) 30〜300吉赫(GHz )毫米波微波10〜1mm 9至咼频300〜3000吉赫(GHz ) 丝米波1〜0.1mm波段名称 波长范围(含上限不含下限) 频段名称段号(含上限不含下限)频段范围长度单位10埃米(埃格斯特朗)=1纳米原子的平均直徑(由經驗上的半徑計算得)在0.5埃(氫)和3.8埃(鈾,最重的天然元素)之間。
电磁波频谱和波段划分以及名称由来---------------------------------------------------------常见电磁波波长无线电波0.1mm~100Km (3kHz~3000GHz)频段名称段号(含上限不含下限)频段范围波段名称波长范围(含上限不含下限)1 甚低频(VLF)3~30千赫(KHz)甚长波100~10km2 低频(LF)30~300千赫(KHz)长波10~1km3 中频(MF)300~3000千赫(KHz)中波1000~100m4 高频(HF)3~30兆赫(MHz)短波100~10m5 甚高频(VHF)30~300兆赫(MHz)米波10~1m6 特高频(UHF)300~3000兆赫(MHz)分米波微波100~10cm7 超高频(SHF)3~30吉赫(GHz)厘米波微波10~1cm8 极高频(EHF)30~300吉赫(GHz)毫米波微波10~1mm9 至高频300~3000吉赫(GHz)丝米波1~0.1mm红外线770纳米~14微米可见光400纳米~700纳米紫外线200纳米~400纳米X射线(伦琴射线)波长0.1纳米~10纳米频率:30pHz~3eHzγ射线(伽马射线)小于0.1埃米(核弹最大的破坏性来自于该射线)波长和频率换算关系:令波长为λ,频率为f,速度为V,得:λ=V/f波长的单位是米(m),速度的单位是米/秒(m/sec),频率的单位为赫兹(Hertz,Hz)。
光速= 299 792 458 m / s长度单位10埃米(埃格斯特朗)=1纳米原子的平均直徑(由經驗上的半徑計算得)在0.5埃(氫)和3.8埃(鈾,最重的天然元素)之間。
1000纳米=1微米1000微米=1毫米1000毫米=1米频率单位1 千赫kHz 10^3 Hz 1 000 Hz1 兆赫MHz 10^6 Hz 1 000 000 Hz1 秭赫GHz 10^9 Hz 1 000 000 000 Hz1 澗赫THz 10^12 Hz 1 000 000 000 000 Hz1 拍赫PHz 10^15 Hz 1 000 000 000 000 000 Hz1 艾赫EHz 10^18 Hz 1 000 000 000 000 000 000 Hz---------------------------------------------------------雷达波段的由来皇家海军威尔士亲王号战列舰,其上雷达布置清晰可见迄今为止对雷达波段的定义有两种截然不同的方式。
电磁波的传播速度与频谱分析电磁波是一种横波,它包括了电场和磁场的振荡信号。
电磁波的传播速度及其频谱分析对于我们对电磁波的理解和应用都非常重要。
在本文中,我将探讨电磁波传播速度与频谱分析的一些原理和方法,以及其在现实生活中的应用。
首先,我们来谈谈电磁波的传播速度。
根据麦克斯韦方程组,电磁波的传播速度与两个参数有关:电场强度和磁场强度。
根据电磁波的波长和频率,我们可以推导出电磁波的传播速度公式:v = λf,其中v表示电磁波的传播速度,λ表示波长,f表示频率。
电磁波的传播速度在真空中是一个恒定的值,即光速。
根据国际单位制,光速的数值为299,792,458米/秒。
这个速度对于天文学、光学和通信等领域都有着重要的意义。
然而在介质中,电磁波的传播速度会受到介质的折射率影响。
频谱分析是一种用来研究电磁波频谱特征的方法。
频谱是指电磁波信号中各个频率分量的相对强度和分布情况。
频谱分析可以帮助我们了解电磁波信号中所包含的不同频率成分,从而对信号进行处理和识别。
频谱分析主要依靠傅里叶变换技术实现。
傅里叶变换可以将时域信号转换成频域信号,从而得到信号的频谱信息。
通过对信号的频谱进行分析,我们可以了解信号所包含的频率分量及其强度。
这对于通信系统的设计、信号处理和噪声消除等方面都有着重要的应用。
在现实生活中,电磁波的传播速度与频谱分析在许多领域都有着重要的应用。
以无线通信为例,了解电磁波的传播速度可以帮助我们优化信号的传输效率。
而频谱分析可以帮助我们了解无线电频段的利用情况,从而避免频谱冲突和干扰。
此外,电磁波的传播速度与频谱分析也在雷达和天文学研究中发挥着重要的作用。
雷达利用电磁波的传播速度和频谱分析来探测距离和速度信息。
而天文学家通过观测电磁波的频谱特征来研究星系的性质和远古宇宙。
总的来说,电磁波的传播速度与频谱分析对于我们理解电磁波的性质和应用都非常重要。
电磁波的传播速度与频谱分析不仅在通信、雷达和天文学等领域具有广泛的应用,而且也为我们进一步探索电磁波的奥秘和应用提供了基础。
大模型电磁频谱电磁频谱是指电磁波的频率范围,它是由不同频率、不同波长的电磁波组成的。
电磁频谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等部分。
首先,我们来了解一下电磁波的基本概念。
电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播现象。
电磁波可以传播在真空中和物质中,而且具有波动性和粒子性的双重特性。
电磁频谱从低频到高频可以分为以下几个部分:1. 无线电波:无线电波是人类用来进行无线通信的一种电磁波。
它的频率范围较低,一般从几百赫兹到几千赫兹。
无线电波被广泛用于广播、电视、无线电通信等领域。
2. 微波:微波是一种频率较高的电磁波,它的波长比无线电波短,一般在几毫米到几厘米之间。
微波在通信、雷达、医疗等领域有广泛应用。
3. 红外线:红外线是一种频率更高的电磁波,它的波长比可见光长,一般在几百纳米到几微米之间。
红外线在热成像、远程遥控、红外线传感等方面有重要应用。
4. 可见光:可见光是人眼可以看到的一种电磁波,它的频率范围在数千纳米到数百纳米之间。
可见光是人们生活中最常接触到的一种电磁波,它在照明、图像传感等方面有广泛应用。
5. 紫外线:紫外线是一种频率更高的电磁波,它的波长比可见光更短,一般在数百纳米到数十纳米之间。
紫外线在紫外线照射、杀菌消毒等方面常被使用。
6. X射线:X射线是一种具有很高频率和能量的电磁波,它的波长比紫外线更短,一般在数十纳米到数皮米之间。
X射线在医学诊断、材料检测等方面有广泛应用。
7. γ射线:γ射线是电磁频谱中最高能量的部分,它的波长非常短,一般在数皮米以下。
γ射线具有很强的穿透能力,被广泛应用于放射疗法、核能检测等领域。
通过了解电磁频谱,我们可以发现不同频率的电磁波在不同领域有着不同的应用。
人类通过研究和利用电磁波的特性,创造了许多技术和设备,提高了生活质量和工作效率。
例如,无线电波在无线通信领域被广泛应用,使得人们可以随时随地进行语音、图像和数据的传输和交流。
电磁波的频谱(一)--概述2008-03-10 11:32:50| 分类:无线知识 |字号订阅不同频段的电磁波的传播方式和特点各不相同,所以它们的用途也就不同。
在无线电频率分配上有一点需要特别注意的,就是干扰问题。
因为电磁波是按照其频段的特点传播的,此外再无什么规律来约束它。
因此,如果两个电台用相同的频率(F)或极其相近的频率工作于同一地区(S)、同一时段(T),就必然会造成干扰。
因为现代无线电频率可供使用的范围是有限的,不能无秩序地随意占用,而需要仔细地计划加以利用。
所以在国外,不少人将频谱看作大自然中的一项资源,提出频谱的利用问题。
一、频谱利用问题所谓频谱利用问题包含两方面的问题。
即:(1)频谱的分配。
即将频率根据不同的业务加以分配,以避免频率使用方面的混乱;(2)频谱的节约。
从频谱利用的观点来看,由于总的频谱范围是有限的,每个电台所占的频谱应力求减少,以便容纳更多的电台和减少干扰。
这就要求尽量压缩每个电台的带宽,减小信道间的间隔并减小杂散发射。
因为电磁波是在全球传播的,所以需要有国际的协议来解决。
不可能由某一个国家单独确定。
因此,要有专门的国际会议来讨论确定这些划分和提出建议或规定。
同时,出于科学的不断发展,这些划分也是不断地改变的。
在历史上,关于频谱分配的会议已有多次,如:1906年柏林,1912年伦敦,1927年华盛顿,1932年马德里,1938年开罗,1947年大西洋城和1959年日内瓦会议。
1959年日内瓦会议制定的将世界划分为三个频率分区示意图。
1区为欧洲和非洲;2区为北美洲和南美洲;3区为亚洲和澳洲。
国际电信联盟的总部设在瑞士的日内瓦,其互联网网址为:http://www.itu.int。
二、频率分配国际机构现在进行频率分配工作的世界组织是国际电信联盟(ITU)。
其下设有:国际无线电咨询委员会(CCIR),以研究有关的各种技术问题并提出建议;国际频率登记局(IFRB),负责国际上使用频率的登记管理工作。
考虑频率的分配和使用主要根据以下各点:(1)各个波段电磁波的传播特性。
(2)各种业务的特性及共用要求。
其它还要考虑历史的条件,技术的发展等等。
三、无线电业务种类下面对使用无线电频率的业务做简单的介绍:(1)定点通信业务:定点之间进行通信的业务。
(2)航空定点通信业务:为航空的安全飞行所需用的定点通信。
(3)广播业务:包括电声广播和电视广播。
电声广播的频带宽为10千赫,电视的频带宽为8兆赫(某些国家为6兆赫)。
(4)移动通信业务:在移动电台(车载、舰载、机载等等)与陆上电台之间或移动电台之间的无线电通信。
(5)航空移动通信业务:在航空台站与飞机电台之间的通信,或飞机之间的通信。
(6)航海移动通信业务:在岸-船之间,或船舶之间的无线电通信。
(7)陆上移动通信业务:在陆上移动台与基台之间或陆上移动台之间的无线电通讯。
(8)无线电导航业务:无线电导航(包括海上和空中导航)、测向等业务。
它要求稳定地、不间断地工作,并且不允许存在盲区(静区)。
(9)无线电定位业务:一般指雷达。
(10)空间通信业务:在地面站与空间站(卫星或宇宙飞船)之间或在空间站之间的通信。
(11)无线电天文学业务:就是供无线电天文学用的一种业务。
无线电天文学主要是观察星体辐射来的电磁波,例如观察单原子氢的辐射(1420.405MHz)等等。
(12)气象业务:气象用的无线电通信,例如播发气象报告等等。
(13)业余无线电业务:在国外,有业余无线电爱好者进行无线电通信或研究。
这些在国际上是被认可的,并指定适当的频率。
(14)标准频率业务:发送高度准确的供科学技术上使用的标准频率。
(15)授时信号业务:由天文台播发的高度准确的授时信号。
(16)工、科、医用频率:在工业上、科学或医疗上往往需要用高频率的电流。
由于它们的功率往往很大,为了防止它们对通信的干扰,现在也划出一定的频率给它们使用。
上述的第(11)、(12)、(14)、(15)项业务是公认不应该被干扰的。
因此,分配给这些业务使用的频率,其它业务不应该使用,或只在不干扰的条件下才能使用。
无线电频率通常按频率高低(即波长的长短)来划分波段。
波段的划分标准不完全统一,有几种稍有不同的划分方法。
波段的划分通常如表1所示。
此外,在微波频段还流行着一种基于波长划分频段的方法,如表2所示。
这种划分最早是基于军用雷达工作频率(波长)保密的需要而制定的,人们只论及某雷达的工作频率所处的工作频段,而不特指其具体的工作频率。
其后又将微波元器件的工作频率范围与这种划分进行了某种形式的挂钩。
表3给出了微波频段新旧名称对照表。
主要信息来源于参考资料:[1] 江林.无线电波传播概要及频谱利用.北京:国防工业出版社,1974[2] 刘瑞扬王毓民.铁路车号自动识别系统原理及应用.北京:中国铁道出版社,2003电磁波的频谱(二)——各频段的频率分配2008-03-10 11:32:31| 分类:无线知识 |字号订阅下面将按波段划分来讨论各波段的特点及其频率分配。
一、10~200千赫频段该频段属于甚长波和长波的波段,因其传播特性相近,故并在一起讨论。
该波段可以用天波和地波传播,而主要以地波传播方式为主。
因地波传播频率愈高,大地的吸收愈大,故在无线电的早期是向低频率的方向发展。
天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的。
该波段的特点是:(1)传播距离长,在海水上应用数千瓦的功率可以实现 3000公里的通信。
所以目前还有很多海岸电台使用长波通信(30~200千赫)。
用10~30千赫可以实现特远距离的通信。
(2)电离层扰动的影响小。
长波传播稳定,基本没有衰落现象。
(3)波长愈长,大地或海水的吸收愈小,因此适宜于水下和地下通信。
但是它的缺点也是明显的:(1)容量小。
长波整个频带宽度只有200千赫,因此容量有限,不能容纳多个电台在同一地区工作。
(2)大气噪声干扰大。
因为频率愈低大气噪声干扰愈大(大气干扰也和地理位置有关,愈近赤道、干扰愈大)。
(3)需要大的天线。
该波段频率的分配情况。
根据国际规定,10~200千赫主要用于无线电导航(航空和航海)、定点通信、海上移动通信和广播。
被指定的导航用频率为10~14千赫以及70~130千赫。
这是作为远距离导航用的,主要是因为长波传播远,且无盲区。
在导航系统中,盲区是不允许的。
在70~130千赫工作的有劳兰—C系统和台卡(Decca)系统。
海上移动通信主要用于岸-船通信。
由于长波的可靠性高,因此,当容量不是主要的,而要求高可靠性的远距离通信时,就要用这个频段,并且特别适宜在极区的岸-船通信。
船- 岸通信通常不用此频段,因船上位置有限,不能得到高的天线效率。
几乎整个波段部分都分配作定点通信用,这在目前是作为短波通信的备份使用的,以便在电离层受到干扰时使用。
目前看来这种需要性已逐渐减小,除了少数地区外,大多数地区已不用,最后这种用途将被放弃。
在欧洲和非洲,还用150~200千赫作为广播用频段。
这种长波广播电台的特点是,不论白天黑夜都有相当大的稳定的服务区域。
还有一个标准频率的播送规定在20千赫。
军事上,长波是有用的,主要是地下(坑道)通信可以考虑用这个频段。
这一波段的主要缺点是容量小,天线的尺寸大。
因此,地下通信现在仍多数采用短波。
二、200~3000千赫频段该频段主要是中波。
在中波,电磁波主要的传播方式是地波传播。
在这一频段的低端比高端传播得更好。
出于频率增高,地面的情况差别已不太显著。
在白天,天波基本上为电离层(D层)所吸收,所以不能靠天波传播。
但到夜间,由于D层消失,由E层反射,天波传播可以达到相当大的距离,但它也是干扰那些用地波传播业务的一个干扰源。
该频段的特点:主要靠地波传播,中等传播距离(数十到数百公里),信号稳定。
该频段主要用于广播、无线电导航、海上移动通信、地对空通信。
由于中波传播的特点,特别适宜于地区性的广播业务。
535 ~ 1605千赫是国际规定的广播段。
在该频段中,200 ~ 415千赫为短距离用的无线电导航系统,其中285~325千赫、405~415千赫为航海导航用,其余均为航空导航用。
另外,有1800~2000千赫作为罗兰A系统用。
该频段的海上移动通信,是在无线电发展的早期就安排了的,即415~525千赫,其中500千赫固定为海上遇难呼救频率,其它任何业务不得使用。
为了可用较小的天线设备,海上小艇用此频段的高端,即1800~2000千赫。
最早的航空移动通信,即地对飞机的通信,就是使用2850~3025千赫。
现在许多国家都已将它移到甚高频(米波)频段中去了。
但这一个频段仍是需要的,特别是当通信路径包含大量水面时。
标准频率在本波段有2500千赫。
由于历史的原因,该频段的电台显得过于拥挤,所以应该把一些业务转移到其它更合适的频率去。
例如,航空和航海的移动通信就应该移出去,而更合理地更新分配该段频率。
三、3~30兆赫频段该频段为短波波段。
短波电离层通信简单,易于实现,成本低,可用小功率和小得多的天线实现远距离通信,这是其优点。
但是短波也有严重的缺点,即通信不稳定。
要维持全日通信必须更换数个频率。
由于电离层的11年周期的影响,当太阳活动性大的时候,可以用到3~30兆赫,而当太阳活动性最小的时候只有3~15兆赫能够应用。
所以短波通信必须具有全波段的频率才能适应。
同时,短波还有严重的衰落,必须采用分集接收才能得到较稳定的通信。
通常采用频率分集,这就是说需要占用两个频率,这对本来已经拥挤的短波波段是一个困难的问题。
此外它还受电离层扰动的影响,大气等自然干扰也比较大。
短波通信时,使用某一频率,利用天波只能到达某一距离以外(因为如果距离再近,必须提高仰角,这时电磁波将穿过电离层而不反射回来),而地波传播又只能到达较近的距离。
所以,在这两个距离之间,既收不到地波也收不到天波,称为盲区或静区(图 1)。
这是短波波段所特有的。
因此短波波段不能用于导航。
在短波波段,利用地波传播通信是很少的,因为短波波段的地波传播极近,稍远一点衰减就极大。
因此,除军用战术小型电台还采用短波地波通信外,其它地方是很少采用的。
由于历史的原因,短波存在的问题是波段太拥挤。
同时由于短波传播远,它又容易产生互相干扰,因此,频谱利用是一个问题。
当前解决的办法是:(1)采用单边带,把现有的短波电台都改为单边带。
CCIR已建议在1973年以前把全部移动电台都改为单边带.而固定电台超过100瓦的则在1967年以前己全部改为单边带。
(2)把不是必需在本波段的定点通信业务都移出这个波段。
短程广播不允许再在这个波段开设。
短波主要用于定点通信、航海和航空移动通信、广播、热带广播及业余无线电等。
1. 定点通信分配于这个波段的比较多,共有25段,分布于整个波段之内,这里就不一一列举。