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如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用

從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是能夠釋出能量的物體,都會釋出電磁波。

電與磁可以說是一體兩面,變動的電會產生磁,變動的磁則會產生電。電磁的變動就如同微風輕拂水面產生的水波一般,因此被稱為電磁波,而其每秒鐘變動的次數便是頻率。當電磁波頻率低時,主要藉由有形的導電體才能傳遞;當頻率漸提高時,電磁波就會外溢到導體之外,不需要介質也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。

舉例來說,太陽與地球之間的距離非常遙遠,但在戶外時,我們仍然能感受到太陽的光與熱,這就好比是“電磁輻射藉由輻射現象傳遞能量”的原理一樣。

技術背景

1820年,Hans Oerstad 發現,電流流經導線時,會使導線附近的磁針發生偏轉。發現了電流流經導線時,導線周圍存在磁場效應與變化。

1865年電磁波理論提出。

如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用

1899年,馬可尼用他的儀器證明了電磁波確實可以遠距離傳輸——在英吉利海峽的彼岸接收到了他發射的電磁波訊號!

1901年,馬可尼再次將無線電資訊成功地穿越大西洋(從英國到加拿大),1910年從愛爾蘭傳到了阿根廷。

時間到了1969年,在這一年的7月人類首次成功在月球表面登陸,在整個登月過程中,阿波羅11號飛行器全程使用無線電磁波與地面基地進行通訊。

十年後的1979年日本NTT部署了全球第一個通訊標準的網路(1G網路),1G網路把人說話的聲音疊加在無線電載波上,這種訊號被稱為模擬訊號。模擬訊號只能傳輸一些小資料量的簡單資訊。

1991年進入2G時代,模擬訊號被0和1組成的數字訊號取代。回顧歷史我們發現電磁波通訊技術在人類社會程序中起著巨大的推動作用。

技術應用

無線電訊號數字化後,使傳輸資訊量出現明顯的提升,在商用市場中出現了空前的應用需求與產品缺口。

正是在這種市場需求的背景下,澤耀推出了覆蓋多頻段,多功率等級的無線數傳模組與電臺。

其中頻段包含了169MHz、230 MHz、315 MHz、433 MHz、470 MHz、490 MHz、868 MHz、915 MHz以及2.4G頻段。其中功率等級有1 mW、5 mW、10 mW、20 mW、50 mW、100 mW、200 mW、500 mW、1000 mW、2000 mW、5000 mW。

如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用

應用於無人機遙感、化工業資料檢測,自動化工業生產、智慧農業灌溉、智慧交通、智慧家電、智慧消防、數控機床遙遙感、水利檢測感等各行各業,源源不斷的為國家的經濟建設提供動力輸出。

如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用


澤耀各頻段模組對應預設發射功率表

註釋:以上所有對應發射功率都為該頻段該型號模組預設最大發射功率,每個模組都可以實現不同程度的功率回撥。

技術特性

不同頻段與不同發射功率等級的數傳模組都存在著不同的特性。

低頻段電波繞射能力較強,高頻段電波穿透能力較強 ,頻率越高它的訊號衰落越大,頻率越高波長越短穿透作用越強。(波粒二象性:波長越短,能量越大,穿透能力越強) 對於電磁波,高頻電波波長短繞射能力弱傳輸距離近。

如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用

無線電技術的原理在於,導體中電流強弱的改變會產生無線電波。

利用這一現象,透過調製可將資訊加載於無線電波之上。當電波透過空間傳播到達收信端,電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。 透過解調將資訊從電流變化中提取出來,就達到了資訊傳遞的目的。頻率越高波長越短饒射(衍射效果)能力越弱,但穿透能力(不變方向)越強,訊號穿透會損失很大能量,所以傳輸距離就可能越近,頻率越高在傳播過程的損耗越大。 但高頻訊號本身攜帶的能量很高,具有很強的穿透能力,比如當無線電波頻率很高時,它會穿透電離層,不會在電離層形成反射。頻率高頻寬就寬,頻寬變寬速率就快,速率快傳送的資訊量就大,頻率高的波適合直線傳播穿透能力比較強

相反低頻在應用時頻寬較窄,頻寬變窄速率就慢,速率慢傳送資訊量就小。低頻波適合用於遠距離傳播,衍射能力比較強

抗干擾能力與頻段的高低沒有直接關係,任何頻段都可以出現不同程度的同頻或者臨頻干擾。

在大量的測試和實際應用中我們總結出500Mhz以下頻段能更好地適用於遠距離傳輸和障礙物之間的傳輸。而高頻段如2.4GHz因為它的高頻寬特性,在應對較大資訊量傳輸時有著相對的優勢。在相同頻點上我們需要增加傳輸距離與穩定性,最簡單直接的方法就是增加發射機的功率或者接收機的接收靈敏度。

如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用


測試總結頻段使用場合

如何利用電磁波特性實現無線通訊——電磁波簡介及應用

分類: 文化
時間: 2021-11-09

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