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電波的傳遞方式

No.34   1995 Nov   p70~71,   by 鮑文謙 BV3BR, P.O. Box 2-34 Taoyuan



    業餘無線電玩家們所使用的各個頻段當中,有些頻段利用極小的功率,即可傳送數千公里,有些頻段則是開最大功率,也不過傳達數百公里而已。甚至有些時候,在某些頻段,能夠與數千公里之遙的外國電台,以 59 的強大信號通聯的同時,卻只能微弱的接收數十公里外的本地電台信號,甚至毫無感覺。這個問題便是牽涉到各個頻段因波長的不同及其他原因,而有著不同的反射性質,產生不同的傳遞方式。

    我們小時候在自然課裡面也都學過,太陽光有七種顏色,只要把鏡子放到水裡,或經由三角稜鏡反射,便可顯現出這七種顏色。大家也都知道,這是每個顏色因光波的波長不同,而產生不同折射角度的緣故。電波的反射也是有點類似這種現象,但不是經由鏡子,而是經由電離層、地面、海面或其他如山、建築物等。

    當然,也不是業餘用的頻段才有這種現象,其他各種商用、軍用、氣象用也都一樣。傳遞方式或性質只和電波的波長或頻段有關;至於規劃供誰使用,也只是經由人為規劃而產生的,和業餘與否就沒啥關係了。


三種電波傳遞方式

    電波的傳遞方式大致上可分成下列三種:

    大地反射波:發射者的電波,經由地面或海面的反射之後,再到達接收者。

    直接波:顧名思意,就是發射者的信號直接傳遞到接收者。

    天波:發射出去的電波,不往地面接觸,也不沿著地面走,而是往天上或地表之外,最後經電離層反射回地球或是穿透電離層。

    簡單的說,電波發射出去之後,不外就是往下、中、上三個方向跑,不過依照電波頻率的不同,各有其行進的特性。


地波方式較易衰減電能

    上面所提到的大地反射波和直接波,一個是要靠大地反射,另一個是要沿著地表行進;所以也可合併歸類為「地波」 (GROUND WAVE)。雖然名為地波,但也不要將之誤認為是扁扁的貼在地面上「匍匐前進」,或是在地底下跑;以人類身高的比例來講,它也是具有相當「厚度」的在地面上傳送。

    通常頻率較低的頻段,如中頻 (MF) 以下,大多是以「地波」的方式傳遞;一般調幅 (AM) 的廣播便屬中頻範圍,也有稱之為中波 (MW)。由於是靠地波方式傳播,較易衰減電能,除了必須使用較大的功率外,也僅適合於小區域的範圍。所以 AM 的廣播幾乎是地方性的電台。

    業餘頻段的 1.9MHz,在通信上也是需要大功率,卻只適用於近距離的通信,或許夜間可能增加傳送的距離,但是可遇不可求;若是電台在海面附近,就有助於電波的反射。筆者也曾在家中,於夜間用 AM 收音機聽到日本沖繩電台的地方廣播。


天波以電離層為媒介

    關於「天波」 (SYK WAVE),即是往天上或地表之外的方向移動,在碰到位於高空的電離層之後,被反射回地面,所以又叫「電離層波」。

    一般來講,在高頻 (HF) 頻段的電波,是以天波的方式在傳遞,而且容易受到電離層的反射,因此適用於長程通信。短波 (SW) 的廣播,也是屬於高頻的頻段範圍,所以短波收音機所收到的外國廣播節目,如「美國之音 VOA」、「英國 BBC」等,也都是以天波的型態,經由電離層的反射,傳達到世界各地。但是在反射的過程中會因有死角而使有些地區收不到信號,稱之為「遺漏地帶」。

    VHF 以上的頻段,其電波的走向屬於直線性的,若以天波的方式傳遞,通常是會穿透電離層,而不易利用其反射特性來實現長距離的通信效果。

    因此,VHF, UHF 頻帶在通信運用上,仍以直接波或大地反射波為主要的傳遞方式。由於具有直線前進的特性,因而適用於特定對象之間的通信。甚至再配合其穿透電離層的特點,將電波方向對準人造衛星,進行衛星通信,如此就可不必靠電離層的自然力量,也能進行長距離的通信。

Fig 01


VHF, UHF 以中繼方式傳送更遠

    VHF,UHF 雖然是以直線走向為主,但是也具有「繞射」的性質,簡單的說,就是遇到障礙物,如山、建築物阻隔時,會經由其外沿行走,而使電波持續行進,當然其中也會有部份的衰減,但是也會有部份的電波繞至障礙物的背面,繼績行進。

    若是要將 VHF, UHF 頻段的電波傳送較遠,大多是使用中繼方式,像調頻電台或電視台的廣播訊號,也都是經由中繼站的方式,將訊號送至較廣大的範圍。而在業餘通信上,除了中繼站之外,那只有等待自然異象的出現,那種異象稱之為 Es。


微波像光線直射一般

    至於 SHF 的頻段,也就是 3000MHz 以上的電波,又稱之為微波,則是更具有高度的直線性,有點像光線直射一般,它可以將信號更穩定的傳送至特定的通信對象。微波通信在業餘無線電上,尚屬萌芽階段,但在正規的電子通信上已經被廣泛的運用了,有機會的話,多注意一下電信局樓頂上的盤式 (碟型) 天線,面向東南西北,什麼方向都有。


勇於嚐試各種傳遞方式

    扯了半天,或許對於電波的傳遞方式有個概略的了解。如果還不太清楚就簡單的把它歸納如下:

    中頻以下的電波大多為「地波」,也就是直接波與大地反射波;高頻則是「天波」,而且會被電離層反射,又稱之為「電離層波」;極高頻以上的電波則具有直線行進的性質,通常也是以直接波和大地反射波的方式傳遞。

    至於通信上該採用什麼樣的頻段,運用什麼方式的傳遞比較好,則沒有定論,因為每一個頻段,每一種傳送電波方式均有其特色,只有視各人的通信目的,自行尋找適當者。身為業餘無線電信人員,就應該多方嚐試,去體會其中的奧妙吧! END



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