電氣工程師談關於電磁場與電磁波在電子通信技術中的應用探討

在電子通信信息傳播過程中電磁波是重點部分,對信息傳遞效率與質量具有較大影響。在現代化社會生活中,各類電子產品較多,比如微波通信、無線電視與手機通信等。接下來本文將對電磁場與電磁波在電子通信技術中的應用進行探討,希望給行業內人士以借鑑和啟發。

隨著信息化水平的提高,電子通信已經被應用到了人們學習、工作和生活的各個方面,作為能夠保證信息傳遞效率得到提高的關鍵,電磁場以及電磁波的作用,引起了越來越多人的重視,以智能手機為代表的無線通訊工具的出現,電磁場、電磁波被應用在電子通信技術之中成為了大勢所趨。

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1 電磁場與電磁波基本概述

根據相關文獻資料記載,電磁場現象最早是由英國人吉爾伯特發現的,但是當時由於受到技術水平以及實驗條件限制,對於電磁場現象未能進行全面解釋。直到 18 世紀開始對電磁場展開了近代研究,法國物理學家與英國物理學家通過應用測量儀器對電磁場展開了測量,通過此類實驗室的人們對電磁場加深了理解, 全面推動了電磁場研究快速發展。英國物理學家法拉第認為,電與磁之間存在相應聯繫,然後通過多次實驗進行驗證,最後將磁棒插入導體線圈之後會產生電流,通過此實驗現象能夠充分說明電和磁之間的關係,從而推動了電磁研究群全面發展。之後隨著技術快速發展,有較多物理學家展開了更為深入的探究,對磁關係進行分析,總結電磁場基本內涵,然後得出位移電流相關理論性概念。從科學化角度來看,電磁波屬於一種能量,只要是物體都能進行放電。電磁波如同空氣,在人生產生活的周圍環境中到處存在電磁波。電磁場主要表現形式就是電磁波,電磁波是電磁場的運動形態。電磁場在變化過程中,如同水波會以某個點位中心向四周進行擴散,然後在空間中傳播過程中逐步產生了電磁波。電磁波具有高低頻劃分,目前在低頻電振盪過程中,磁與電之間產生的變化較為緩慢,能量傳遞較小,低頻電磁波難以全面輻射。

2 電磁場與電磁波在電子通信技術中的應用

2.1 衛星通信

利用電磁場技術研發出來的雷達,在二戰戰場上得到了廣泛應用,隨著研究的不斷深入,世界各國逐一將研發通信衛星的工作提上日程,無論是電磁場技術還是電磁波技術,都具有提高衛星通信質量的作用,也就是說,將電磁場及電磁波與衛星通信相結合是很有必要的。衛星通信原理如下:將人造地球衛星視為中轉站,通過人造地球衛星完成針對電磁信息開展的傳播、轉換等工作,保證電磁信息可以在多個通信衛星之間無障礙傳播。通過調查可以發現,目前,各國所建立通信衛星站的形式主要分為三種,即:地面通信站,海洋通信站還有大氣通信站。由於衛星通信與微波信息存在高度重合,因此,衛星通信對應的中轉站,同樣可以被視作微波信息的中轉站。

2.2 微波通訊

雖然在微波通信中負責對信息進行傳輸的載體為電磁波,但是由於電磁波無法只有在電磁場的輔助下才能形成,因此,電磁場及電磁波對微波通訊具有同樣重要的作用。根據微波通信的特點如表 1 可推出,首先,以電磁為載體對不同信號進行運載,保證信號以光速在空氣中傳播,然後,以信息波長為依據完成濾波範圍的設置工作,最後,對電磁波所攜帶傳輸信號加以選擇。需要引起人們注意的是,微波具有頻率大、波長小的特點,因此, 在傳輸過程中較易受到阻礙,想要對微波傳輸效果進行優化,中途接力傳輸法的應用就顯得很有必要。中途接力傳輸法指的是以50km 為單位,完成微波增強裝置的設置工作,以此來達到對傳輸過程中所消耗微波信號能量進行補充的效果。如果是遠距離傳輸, 需要設置大量微波增強裝置,這樣做不僅會增加成本,還會導致傳輸效率降低。使移動通訊成為電子通信技術中,電磁場、電磁波技術主要應用方向的原因,是移動通訊領域和人們的學習、工作、生活息息相關。針對移動通訊技術展開的研究,國外最早可以追溯到1920 年,國內則是上世紀 80 年代,也是同一時間,移動通訊技術被大規模投入使用,需要注意一點,由於基於模擬蜂窩基礎所建立的移動電話系統,是電磁通信中電磁場、電磁波技術的初代應用,因此,信息的傳輸途徑仍舊以 FDMA、模擬技術,也就是人們常說的分頻多址技術為主。2G、3G 等技術均是以此為基礎, 通過深入研究所產生的,3G 技術的出現,表明移動通訊技術的完善,調查結果顯示,3G 技術的優勢主要體現在互聯網與高速移動網絡的有效結合,無線頻率具有的應用效率也隨之得到了大幅度的提升。3G 技術與初代、二代移動通訊技術的區別,主要體現在服務多元化、數據傳輸效率的提高、信息連接便捷以及覆蓋範圍增加等方面,隨著 3G 技術的廣泛應用,無線通信設備 / 有線通信設備/ 無線網絡三者間信息的快速連接成為現實。3G 技術的核心為 CDMA2000 和 WCDMA,該項技術的優勢,則體現在能夠對各領域對通訊具有的需求加以滿足的方面。隨著社會的發展,各領域在信息交流方面具有的需求,與過去相比存在明顯的增加, 升級並完善移動通訊系統變得很有必要。作為以 3G 技術為基礎, 結合寬帶網絡產生的第四代的移動通訊技術,4G 技術的優勢主要體現在無線信號的傳輸方面,另外,4G 技術還擁有更快的信息傳播速度,在滿足特定條件的前提下,4G 技術傳播信息的速度甚至能夠達到近 100MB/s,頻率轉換功能的問世,給人們的學習、工作和生活帶來了一定的便利,這也是 4G 技術新添加的功能之一。

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3 電子通信中的干擾要素

各類硬件設備會對電子通信質量產生較大影響,當通信網絡在應用中發生故障之後,需要對電子通信設備中硬件應用情況進行分析,其中傳輸介質與設備故障問題較為常見。技術人員需要對問題範圍進行控制,全面調節通信故障。在電子運行過程中, 通過 WEP 協議的配置干擾效果最強。此協議也可稱為有線等效保密協議,能夠對不同電子通信設備進行數據加密,避免設備在無線網絡信息環境下多項信息數據被盜取。但是從實際應用也能看出 WEP 協議存在相應問題,如果運行網絡出現故障,電子通信設備不能通過服務器獲取 IP 地址,導致連接網絡過程中出現問題。目前在同個地區應用不同的無線通信設備,各個設備在應用中會相互干擾與影響,如果產生的干擾性較大,對無線網設備穩定運行會產生較大威脅,導致電子通信工程處於不穩定運行狀態中。無線局域網在應用容易受到外部環境影響,導致信號輸出功率與頻度頻率受到較大幹擾,對網絡傳輸信號產生間接影響。通過對干擾源信號發射頻率進行控制,能夠使其對各項干擾性要素進行控制,然後通過應用擴頻與調頻技術,對原有發射信號不同頻進行調節。針對各項干擾要素,需要採取規範化的控制措施。對硬件干擾要素、配置故障、信號頻率等方面進行控制。

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結束語:

綜上所述,電磁場、電磁波應用範圍的擴大,使得人們的學習、工作和生活,與過去相比出現了十分明顯的變化,以電磁場、電磁波為基礎,研發所得出的電子通信技術,能夠在很大程度上滿足各領域對通信提出的需求,隨著科學技術的發展,無論是電磁場還是電磁波技術,都會具有更加多元化的作用,應用範圍也會因此而拓寬。



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