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神奇的微波通信

时间:2019-10-12    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

神奇的微波通信

随着社会生产和生活的需要,世界上的无线电台越来越多,整个世界的

空间充满了各种不同频率的电磁波。

30 年代人们开拓出了超短波,实现了电视广播;40 年代,人们又发现了

波长更短的微波并不断地对它进行研究和开发。

微波是电磁波大家族中最小的一个成员。它跑得又快又远,“脾气”与

光波差不多。别看她身高(波长)通常只有几厘米或几毫米,但其本领比长

波、短波要大得多。

微波有着自己独特的传播方式,她既有别于长波,也与短波不同。长波

“脚踏实地”,是沿地球表面传播的,因而被称为地波。如果要在地面上赛

跑,她跑的距离最远,可以得冠军;如果要跨越地面的障碍物,她只要迈开

“长腿”,就能轻而易举地翻过高山峻岭,而其她姐妹就只好甘拜下风了。

短波是凌空飞行的,因而被称为天波,借助于高空中电离层的反射,她可以

传播更远的距离。微波就不同了,她是沿直线在空间传播的,因此被称为空

间波(又称直射波)。她跑得又快又远,而且十分灵活,可是如果把它射向

电离层,她不是像短波那样被电离层反射,而是能穿越电离层而去;她也没

有长波那样的统射本领,高山大物就可阻挡住她前进的道路。即使没有什么

大障碍物,由于地球的表面是球面,所以当微波在空间传播的距离较远时,

也往往被地面所形成的圆弧所阻隔,就如同被一座拱形大桥挡着一般。鉴于

上述这些原因,微波在地球上传播的距离,就一般收发天线的高度来说,只

能保证 50 千米左右。要让微波跑得更远些,自然可以用加高天线的办法,但

这毕竟要受到一定的限制。尽管世界上最高的电视发射天线已高达 600 多

米,而其传播距离也只有 150 多千米。

微波有着其姐妹们无法比拟的优点,可又碰到了不少麻烦,有没有办法

克服这些弱点呢?

科学家们开动了脑筋,首先加强微波的功率。为了达到这一目的,科学

家进行了一系列探索。他们从平时使用的手电筒上得到启示。手电筒的小灯

泡光本来向四面八方散射的,但由于采用了“铜碗”这个抛物面反射镜反射,

它就变成了沿一定方向前进的平行射线,而且由于集中了光束,功率加强,

射程就远了。科学家们用此法进行微波传送果然效果好了,但是如何绕过障

碍物呢?科学家从运动会上的接力赛跑中受到启发。在 50 年代,创造出了一

种微波接力通信,即微波中继通信的方式,就是每隔 50 千米左右,建立一个

微波接力站,即中继站,让它自动地把前一站发来的微波信号接收下来并加

以放大,再转发到下一站去,就好像接力赛跑一样,一站接一站地把信号转

送到远方。

在一条微波通信干线上,除了中间要设立许多接力站外,两端还必须设

立终端站。终端站除像接力站那样具备收发微波信号的设备外,还设有各种

转换和控制设备,以把电视台、电信局送来的电报、电话、电视、传真等各

种信号变换为微波信号发送出去,或是把收到的微波信号变换为电报、电话、

电视、传真等信号,送到电视台、电信局,再转发到各个用户,从而达到通

信的目的。

但是,在微波通信方面一次真正的突破是在 1957 年。为什么这样说呢?

前面讲过,微波通信的中继站和终端站,就像接力赛跑中的接力站。每一个

中继站自动地把前一站发来的信号接收下来,加以放大,然后再转发到下一


站去,如果通信线路很长很长,就要建造许许多多的中继站,要化费多大的

人力物力啊。此外,微波是直射的,凡是处以地平线以下或是中间障碍物较

大的地方,还是无法进行通信。上述两个微波通信中的难题,困绕着科学家。

到了 1957 年,前苏联成功地发射了第一颗人造卫星,才完全解决了微波通信

中的这两大难题,从而打开了电信事业的新天地。

卫星上设置了自动微波接收装置。上面装有微波收发机,既可接收地面

发去的信号,又可把这些信号放大处理后,再转发到另一个地面站,以实现

两地间的通信。请注意,一颗卫星如果使相距一万多千米的两个地方实现通

信,改为架设地面中继站的话,至少需要 200 个中继站。不仅如此,在这个

卫星所覆盖的地区之内,任何两点,不管是远隔重洋,还是横阻着高山大川,

或是深藏于地平线下,都可以通过卫星实现通信。这样一来过去的难题都迎

刃而解了。又因为微波在穿透地球大气层时不会受到大气的影响,所以利用

卫星进行微波通信是不会失真的。再一个突出优点是通信容量大,一个通信

卫星可提供成千上万路电话和许多路电视。卫星的出现,不能不说是微波通

信上的一个重大突破。

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