無線電波分為幾個波段?
今天,人們晚上坐在家裏,從電視機裏收看國際新聞,便能對世界上當天發生的大事了如指掌。
人類通信技術的突飛猛進,應該歸功於通信衛星。
20世紀是無線電通信時代。無線電通信是用電波傳送信號的。在無線電波的長波、中波、短波、超短波和微波五個波段中,超短波(波長10~1米和微波(波長1米以下具有傳輸信息容量大、穩定可靠等顯著優點,因此適於遠距離通信。
不過,超短波和微波也有缺點,它們隻能在“視距”範圍內直線傳播。也就是說,隻有在能看見天線發射塔的地方,才能接收到它們發射出來的電波;而一旦發射塔被高山阻隔或處於地平線之下,電波就裹足不前了。電視台播放的節目隻能傳送方圓六七十千米,就是這個道理。
為了讓優秀的信使——超短波和微波傳播得更遠,人們給它們建立起“驛站”——每隔50千米左右建造起一個中繼通信站。每個中繼通信站都有收信機、發信機和天線鐵塔。電波通過中繼通信站的接力,便可向遠方傳播開來。在地麵上建造中繼站最大的問題是造價昂貴。要把北京的電視節目傳送到上海,須建造十幾個中繼站。此外,海麵上無法建造中繼站,洲際通信隻能望洋興歎。需要尋找理想的“驛站”。人們首先想到了飛機,飛機在萬米以上的高空翱翔,若把中繼通信站建立在它的上麵,就等於把發射塔建到幾萬米的高度。這樣,電波覆蓋地麵的麵積大多了。但是,飛機終歸要返回地麵,在空中是紮不了“根”的。
人們又想到了月亮。月亮是地球的天然衛星,用它作“驛站”,可以向半個地球反射回波。1946年,美國人進行了雷達接收月球表麵回波試驗。結果是,由於月亮本身要吸收電波的一部分能量,加之幹擾大,回波信號很弱且不清晰。再有,月亮距地球38萬多千米,電波往返路程約77萬千米,會使信息延誤兩秒半鍾。看來,月亮“驛站”也很不理想。
人造衛星上天後,人們寄希望於它。1960年8月美國發射用鍍鋁塑料薄膜製成的氣球信號“回聲1號”,1963年3月又發射“西福特”衛星把偶極子帶施放在高空上,用以反射通信衛星。與月亮一樣,氣球衛星、偶極子帶均屬無源通信衛星,它們不能補償電波的空間損耗,所以實用價值不大。
從1958年起,曾先後發射過一些不同類型的有源通信衛星。與無源通信衛星不同,有源通信衛星內部具有產生無線電波的能源,它接收到微弱的電波信號後,再把它變成大功率的信號發回地麵。不過這些衛星在天空中都不是“固定”的,地麵接收天線要隨時跟蹤衛星的行跡。直到1963年7月,第一顆地球同步軌道通信衛星發射成功,終於為超短波和微波找到了最理想的“驛站”。
它距地麵35860千米。高,當然地球上能“看見”它的區域就大了,也就是電波的覆蓋麵積大了。一顆同步衛星覆蓋麵積為1億7千萬平方千米,約為地球表麵的三分之一。覆蓋麵積大,意味著通信距離遠。在覆蓋區內,無論是地麵還是天空,也無論是海上還是山穀,都能夠進行通信。如果在地球同步軌道上均布三至四顆通信衛星,便可實現除南、北兩極之外的全球通信了。
地球同步軌道通信衛星的另一個特點是固定。它位於地球赤道的上空,以每秒3.07千米的速度自西向東繞地球作圓周運動。環繞地球一周的時間為23小時56分4秒,與地球自轉一周的時間恰好相等。從地麵上看去,它好像“掛”在空中一樣,所以又稱為“定點衛星”,其軌道又稱為“靜止軌道”。由於“定點”和“靜止”,地麵站的天線就不必跟蹤它而整天搖頭擺尾了。
通信衛星技術的發展是異常迅速的,從1945年英國科學家克拉克提出向地球同步軌道發射衛星進行全球通信的設想,到1963年同步衛星首次進行實驗性通信,前後不過20年。特別是近十多年來,通信衛星技術更是日新月異,無論是在通信容量方麵,還是在轉發器輻射功率及衛星使用壽命等方麵,都有了長足的發展。
今天,借助於通信衛星,人們能夠和遠隔重洋的親人通話、通電報;從電視上觀看世界新聞、體育比賽;傳輸報紙整個版麵,傳送各種數據資料;醫生給萬裏之遙的病人診斷,部隊的將領指揮千裏之外的戰爭……總之,通信衛星給人類的社會活動和日常生活帶來巨大的變化。