“泛滥成灾”的电波

黄宗慈

在我们周围，从天上到水底，从地球到茫茫无际的宇宙空间，到处都弥漫着一种特殊的物质    电磁波。现代社会生活时刻也离不开电波，它的应用遍及各个领域。国际上各项政治、经济、文化活动依赖着电波。随着人类社会的进一步发展，电波的作用也愈来愈显著，它的应用范围也越来越宽广。

但是，电波这样“泛滥成灾”又给人类带来了很大的麻烦。从天外来的电波固然可以向我们传达遥远天体的信息，对于天文学家来说，是无价之宝，可是对使用电波的其他一些人来说，却是令人讨厌的“干扰”。现代社会中，为了与形形色色的干扰电波作斗争，人们花费的人力、物力、财力数量之大是惊人的。使用电波的人越来越多，他们相互间的干扰也越来越严重。

如果对各种各样的电波放任自流，让它们自由泛滥，那么就会使电波的一切好处化为乌有，甚至会带来灾难。

为了充分利用电波的积极方面，最大限度地约束它的不利影响，人们就把整个电磁波谱划分成许多波段，按各波段的特点分配给不同的无线电业务使用，就象交通运输上把道路划分成快车道、慢车道、人行道以及高速公路一样。当然，电波的划分要复杂得多。几十年来，国际电信联盟组织了大量人力从事这项工作，因为它不仅是一个科学技术问题，而且是关系到各国切身利益的大事。无线电波段划分已成为国际政治斗争的一个尖锐复杂的问题。

无线电波是怎样划分成不同波段，又怎样按其各波段特点分配给各种无线电业务呢？

我们知道，各种电磁波都是在空间传播的交变电磁场，分别有不同的波长和频率。波长就是电磁波在一个振荡周期内所走的距离，而频率则是它每秒钟完成的振荡次数，单位叫赫兹，简称赫。任何频率的电磁波，它在真空中的传播速度都是每秒钟30万公里（3×108米／秒）。因此电磁波的波长、频率与波速的关系是：波长（米）×频率（赫）=波速（3×108米／秒）。

由此，知道了波长就知道了频率。一般无线电波是指波长从100000米到0.75毫米的电磁波。

这样，就可以按照无线电波的波长来划分成许多波段。各种波段的传播特点和传输信息的能力也不同，正像狭窄的小路只能供人步行或非机动车辆通过，而宽阔的高级公路却可行驶载重的大卡车或高速汽车一样。各个波段的宽度也不同。频率越高（即波长越短）则频带越宽。例如短波段的频率从3兆赫到30兆赫，频带宽度只有27兆赫，就只能用于小容量的通信。而厘米波段的频率是从3，000兆赫到30，000兆赫，频带宽度有27，000兆赫，比短波段宽1000倍，它传输信息的能力就比短波段大得多，一条线路上可以让成千上万的人同时通电话。光通信用的光波频带最宽，比厘米波段还宽几万倍，它的通信容量就更惊人了。现在，无线电波的应用越来越广泛，使用的频率就越来越高，或者说波长越来越短。

无线电波的波段划分和名称各国还不完全统一，尤其是从超短波到红外线部分。下面介绍一下最通用的波段划分和其主要用途。

超长波：波长100000—10000米，即频率3—30千赫的电波。这种电波沿地面传播，损耗很小，还能绕过途中遇到的障碍物，可以围绕地球作环球传播。它也善于在海水和土壤中传播，还能够穿过电离层。由于这些特点，超长波适宜于对水下潜艇通信、对远洋航行的船舰通信等。

长波：波长10000—1000米，即频率30—300千赫的电波。长波可以用地波形式（沿地球表面）传播，也可以用天波形式（在大地与电离层之间反复反射）传播。用较大的辐射功率，可以进行较远距离的通信。长波通信适合用于越洋通信、地下通信、无线电测位、导航等。

长波和超长波通信的共同缺点是发射设备很庞大，设备造价高，而整个波段的频带很窄，所以通信的容量很小。

中波：波长l000—100米，即频率300千赫—3兆赫的电波，可以用地波和天波的形式传播。这个波段，我们大家都很熟悉，打开收音机听国内广播主要是在这个波段。一般广播电台的中波广播都是用的550—1600千赫频率。中波的传播没有短波远，但比较稳定可靠。

短波：波长100—10米，即频率3—30兆赫的电波，短波用地波形式传播距离不能很远，用天波形式由电离层反射则可以传播很远。我们听广播时，可以收到很远的短波广播。此外，短波还用于远距离通信。短波传播的最大弱点是稳定性和可靠性差，在收听短波广播时，声音时起时伏，变化不定。

超短波：波长10—l米，即频率30—300兆赫的电波。目前各国对超短波的叫法尚不统一，有的把波长小于短波的电波叫作超短波，包括米波、分米波、厘米波和毫米波在内，有的把分米波、厘米波和毫米波叫作微波。超短波的波长较短，一般不能从电离层作全反射，只能靠空间波传播，也就是电波从发射点辐射出来后通过地面上的空间直线传播到接收点，因此它传播不远。超短波应用于电视广播；現在我国电视广播用的十二个频道，都是在超短波波段。它还用于导航、雷达、移动通信等。

分米波（300—3000兆赫）和厘米波（3000—30000兆赫）主要用于微波接力通信和卫星通信。这种电波都是沿地面上空直线传播，由于地面曲率的缘故，它一般只能传播40—50公里远。要想进行远距离通信，必须沿着线路每隔40—50公里设置一个接力站，收下前一个站送来的信号加以放大，然后传送到下一个站，好象接力赛跑一样，所以叫微波接力通信。各国现在都广泛利用微波接力线路传送电视节目。自从20世纪60年代中期卫星通信登上“空间舞台”以后，也都使用厘米波，主要是4千兆赫和6千兆赫。微波波段的另一个重要用途是散射通信，就是利用对流层、电离层等处空中介质对电磁波的散射作用，在两地之间建立通信联系。

微波的边界是毫米波，频率从30千兆赫到300千兆赫，与光波的长边界即红外线部分交界，因此，微波的特性也从普通无线电波向光波靠近。现在毫米波主要是用于波导通信。所谓波导，就是空心的金属或介质管子，让毫米波可以在这种空心管内向前传播。由于毫米波频率很高，频带宽度达到270千兆赫，所以通信的容量很大，一对波导可以供几十万人同时通电话。不过，毫米波波导通信并没有广泛使用。自从激光在20世纪60年代初出现之后，它便后来居上，现在各国都投入很大力量在搞光通信。

比毫米波更短的电磁波就是红外线，它的波长从0.76微米750到微米。人的眼睛看不见红外线。比红外线频率更高的就是可见光，也就是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这七色光了。利用光学玻璃纤维传输信息的光纤通信是当前进展最快的一种通信方式，它能传输极高频率的光波，例如现在常用的频率较低的近红外线，它的频率也达到300兆兆赫，比微波频率还高几万倍。因此，光纤通信的容量极大，一对比头发丝还细的光纤可以传送几百万路电话或几千套电视节目。由于它传的是光波，还不怕雷电和工业用强电的干扰，加上其它许多优点，所以它是最有前途的通信方式。

紫外线：它的波长比可见光更短。对于波长极短的波，长度单位用埃，一埃等于一亿分之一厘米（10—8厘米）。紫外线的波长约400—3900埃，在生物学和医学中常用它来杀菌消毒，治疗皮肤病和软骨病等。

x射线：波长约20—0.06埃，介于紫外线与Y射线之间。由于它是1895年德国物理学家伦琴发现的，所以也叫伦琴射线。它的穿透能力很强，在科研中用以研究晶体结构，工业上用于金属探伤，医学上用于治疗和透视等。

宇宙射线：这是一种天外来客，来自宇宙空间的高能粒子流，能量非常高。生物到了地球大气层以外，碰到了它就会受伤，是人类进行空间航行时要设法对付的敌人。

上面讲的无线电波（从超长波到毫米波）、红外线、可见光、紫外线、x射线、Y射线等，按波长依次排列，就构成了所谓的“电磁波谱”。