The Electromagnetic Wave
電 磁 波 的 解 說 (一)
|
The Electromagnetic Wave 電 磁 波 的 解 說 (一) |
電波的組成要素
電波是由相互垂直的電場(Electric Field)與磁場(Magnetic Field)組成。兩者交互變化的強度取決於輸至天線的交流信號之大小而定。如左圖所示。
電波的種類
若依傳播方向與電場或磁場的關係，我們可以把電波分成三大類:
(一)TEM波..此波又稱為橫向電磁波 (Transverse Electromagnetic
Wave)，亦即電波的傳播方向無電場及磁場成份，電場及磁場的變化方向是在與傳播方向垂直的平面上，故
又稱為平面電磁波(Plane Wave)。
(二)TE波..此波又稱為橫向電波(Transverse Electric Wave)，亦即電波的傳播方向無電場成份，電場只在與傳播方向垂直的平面上變化，但是磁場卻存在傳播方向以及垂直傳播方向的平面上變化。這種電波的頻率通常很高，而且要高過某一個截止頻率(Cut-off
Frequency)才會傳播，低於截止頻率則停止傳播。
(三)TM波..此波又稱為橫向磁波(Transverse Magnetic Wave)，亦即電波的傳播力向無磁場成份，磁場只在與傳播方向垂直的平面上變化，但是電場卻存在傳播方向以及垂直傳播方向的平面上變化。這種電波的特性類似
TE波，也具有截止頻率的限制。
若依發射天線與接收天線之間的傳播路徑區別，電波又可分為 : 地面波、空間波、天波、衛星通信電波....等四種。
| 一﹒地面波 | 又稱為地球表面傳播的電波。該電波的頻率是用於中、低頻波段，俗稱長波(Long Wave LW)，長波波長極長，因此具有迴繞，可彎曲的特性。傳播的距離遠近常取決於地球表面物的粗糙光滑與否而定，例如沙漠或森林、沼澤極易吸收衰減它，使之不利於傳播;海洋湖泊不易吸收它，有利於長距離的傳播。軍用收發機常採用它，頻率 2 MHz以下的電波均屬於這個類別。優點為直接接收的距離較遠;缺點為易受雜訊干優。 |
| 二﹒空間波 | 又稱為直接波(Directive Wave)，或稱視距波(Video Distance Wave)。即發射天線與接收天線之間直接經由空氣傳播而不需任何反射而接收的電波。該電波是屬於極高頻波段，俗稱超短波(VHF)，其波長極短，因此容易受障礙物的阻擋影響，尤其受限於地球表面之圓弧狀的地形，常需在山頂上加裝中繼站(Repeater)以加大其視距及加強其訊號強度。例如 FM廣播、電規信號等均屬於這個類別。 |
| 三﹒天波 | 又稱為電離層反射波(Reflective Wave by Electrolytic Dissociation
Air / ionosphere)。即自發射天線發射出再經由電離層反射至接收天線接收的電波。此種電波是屬於高頻(HF)波段，俗稱短波(Short
Wave SW)。由於電離層是由一層被游離的空氣分子變成具有帶電性質的空氣離子所組成(有關電離層詳細資料將在後來幾章內再會詳細敘述)，對該電波而言，就好像是一面大鏡子一般，可以反射來自地球表面發射天線的電波到接收天線去。自發射天線發射經由電離層反射到達地球表面點，兩者之間距稱為跳躍距離(Skipping
Distance)，簡稱躍距。躍距的長短與電離層的反射角大小成正比，反射角又與發射天線的仰角成反比。 |
| 四﹒衛星通訊波 | 既是衛星通訊，電波必須具備可穿透電離層的能力，而這種波的頻率自然是比高頻波段還要高，雖然極高頻(VHF)也有此功能，但是VHF的能量極易被大氣層吸收衰減而無法到達外太空中地球軌道的衛星，因為頻率愈高，能量愈大，故唯有提高到超高頻(UHF)的範圍，電波的穿透力才能在較低的發射功率下具有比VHF更能到達衛星的效果。UHF是屬於微波波段(USW)。利用衛星反射通訊的傳播距離(或躍距)遠比前三種要來得遠很多，而且頻率高便貝有不易受雜訊干擾的特性，同時，其頻道數也增多，載送信號的容量自然多，更是其優點之一。衛星通訊甚至也可運用光波作傳播，這是近代通訊技術中的一大突破。 |
近年來，火腿族更是利用月球來反射電波，成功地達到遠距離通信的目的。但是每天只有很少的時間能從地球望向月球，因此，利用它當作衛星通訊，其工作時間甚短，而且月球表面崎嶇不平，影響反射波的方向，故角度的計算更不容忽視，但也不失為利用天然衛星的一個很好的構想。