电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用

陈玉林

摘 要：随着信息时代的发展，电子通信技术在历史洪流中扮演的角色越来越重要。电磁场与电磁波是电子通信信息传播中的重中之重，其直接关系到信息传递的质量和效率。该文对电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用进行了探讨。

关键词：电磁场 电磁波 电子通信 应用

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0033-02

21世纪是信息时代，电子通信技术在这个时代发挥着重要作用。电子通信技术显示了一个国家的综合国力，所以说它的发展一定要与时俱进。电磁场与电磁波与人们的生活联系极为密切，如手机通讯、无线电视、无线网络等都是依靠电磁波作为载体的。目前在市场上有各种各样的电子产品，而这些电子产品，大都离不开电磁场与电磁波的作用。

1 电磁场与电磁波

电磁场现象最早是由英国人吉尔伯特发现的，在当时由于实验的方法十分原始，所以他并不能对这种现象进行全面的解释。对电磁场的近代研究要追溯到18世纪，由法国物理学家库伦以及英国物理学家卡文迪通过测量仪器对电磁场进行了测量，这一实验使人们对电磁场有了更深入的认识，也使电磁场研究得到了质的飞越。英国著名物理学家法拉第认为，电、磁之间是存在一定联系的，他通过无数次实验，最终发现当磁棒插入到导体线圈时就会产生电流，这一实验证明了电与磁的关系，从而揭开了电磁研究的新的历史一页。在此之后，英国物理学家麦克斯韦对电、磁关系进行了更深入的研究，总结了电磁场的涵义，并发表了位移电流的相关概念。

从科学角度来讲，电磁波是一种能量，凡是物体都会释放电磁波。电磁波就像空气一样，在人的周围到处都是电磁波。早晨起来，到外面呼吸一口新鲜的空气，殊不知身边还有一个素未谋面的“朋友”——电磁波。电磁波是电磁场的运动形态。变化的电磁场就像水波一样，会以某个点为中心向周围扩散，其在空间中的传播形成了电磁波。电磁波有低频和高频之分，在低频的电振荡中，磁与电之间的变化较缓慢，能量传递非常小，所以低频的电磁波很难辐射出去；在高频的电磁波中，由于磁与电之间的变化较快，震荡电路不可能将能量全部回收，扩散出去的一部分能量不需要任何介质就可以向外传递，这就是一种辐射。就像太阳光一样，虽然太阳与地球相隔遥远，但太阳光的能量一样能传递到地球。

2 电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用

当前，电子通信技术已经发展到一个新阶段，各种电子产品对电磁场和电磁波的依赖性越来越高。在日常生活中，电磁波的运用非常广泛。如手机、无线宽带、对讲机等都是利用电磁波实现相互通信的。在通信这个行业中，几乎每一个信息的传递都离不开电磁波技术的应用。例如生活中经常用到的导航定位、多媒体传播等，都是应用电磁波的成果。因此，在将来的电子通信领域中，也将是主要应用和发展电磁场与电磁波技术，并且电磁场与电磁波技术必然也会成为传输和转换电磁信息的核心，不断为通信技术的前进发挥重大作用。

2.1 电磁场与电磁波在移动通信技术中的应用

在上个世纪二十年代，针对现代移动通信技术的研究就已经开始了。之后的二十年一直处于最初的研究发展阶段。直到上世纪八十年代，首个TACS模拟蜂窝移动电话系统才开始被投入并使用，之后的一段时间内，我国移动通信技术在电话系统方面主要应用的是模拟技术以及频分多址（FDMA）技术。之后则是主要应用（TDMA）技术和（COMA）技术，由于这两种技术的频谱利用率较高，与模拟技术和（FDMA）技术相比，不仅可以更好的提高电话的储存量，还可以提供低速数据业务。近几年随着科学技术的不断发展，通信技术也在不断的升级，目前主要应用的第三代通信技术，已经完成了高速数据传输和宽带多媒体服务的目标。目前第三代的通信技术的传输速率在384 kB/s～2 MB/s之间，其信息使用频率在1.885～2.025 6 MHz和2.110～2.200 6 MHz范围内，已经对整个地球面积进行了覆盖，并且已经在有线网络和无线网络之间进行了无缝连接，可以更好的满足的不同客户的不同消费需求。

在今后随着社会科学技术的持续发展，对通信技术的要求也会越来越高，以后还会有级别越来越高的移动通信系统。具备完善的宽带接入以及分布网络，将无线频率的利用率最大程度的提升，此外还可以通过技术升级提高不断提升上网的速度，并且最终达到可以在不同的频率间进行自动切换的功能。

2.2 电磁场与电磁波在微波通信技术中的应用

在整个微波通信中电磁场与电磁波的应用发挥了巨大的作用，微波通信的主要内容是通过采用微波频率作为载波携带各种信息，然后在无线电波作用下展开中继接力的通讯手段。微波的具体含义是指频率在300 MHz～300 GHz范围内的电磁波。由于微波波长相对的较短，在物体的阻碍下传播的尺度有限，因此导致微波通信只能选择使用中继接力的通信手段，在微波中继站的设置过程中必须严格按照50km的距离进行设置。由于规模较大的通信系统必须获得更多微波中继站的支持辅助，这种结果导致了它更加难以使用，产生良好的工作效果。

2.3 电磁场与电磁波在卫星通信技术中的应用

除了在移动以及微波通信技术中的应用外，电磁场与电磁波也被应用在卫星通信技术中，卫星通信主要是通过将人造地球卫星作为中转站，然后将无线电波进行转发或者反射，有时候这个通信工程需要多个人造地球卫星转发以及反射才可以完成。目前的中转站主要有地面、海洋以及大气层等三种类型。由于卫星通信与微波通信的工作频段是相一致的，因此在正常情况下，也可以将卫星通信等同于微波频率的应用，通过将通信卫星作为中继站而进行的一种较为特别的微波中继通信。

目前，将除了国用之外的同步卫星通信系统，称之为民用通信卫星。当大家在地区上观察这些卫星时，它是处于静止不动的状态，因此有时候也被称之为静止卫星。

3 结语

通过上文的分析，可以清晰的了解到电磁场与电磁波在通信技术中的重要作用，可以说电磁场与电磁波的应用贯穿了整个的通信领域，是影响社会信息传播质量的关键因素，大众生活离不开电子通信技术，电子通信技术的稳定持续发展离不开电磁场与电磁波的应用。因此，人类要不断创新改革电磁场和电磁波的工程技术，充分发挥出它们在电子通信技术中的作用。

参考文献

[1] 刘维国，张大禹.电磁兼容环境下舰艇通信频率指配研究[J].舰船电子对抗，2002（6）：11-13，40.

[2] 国家质量国家质量监督检验检疫总局.国家标准化管理委员会.GB13614-2012，短波无线电收信台（站）及测向台（站）电磁环境要求[S].北京：中国标准出版社，2013.

[3] 郭彩丽，冯春燕，曾志民.认知无线电网络技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2014.

[4] Tamburini F，Mari E，Sponselli A， et al. Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity：first experimental test[J]. New Journal of Physics，2012，14（3）：811-815.