电磁场与电磁波的应用

电磁场与电磁波的应用201303030307014钱津超伴随着电子化及信息化的的迅猛发展，电磁场与电磁波作为一种重要的信息载体，已经渗透到了人们生活中的各个方面，小到一部收音机，一台电视机，大到卫星通讯，雷达扫描，无一离开电磁波的使用，可以说，人类的进步，其实就是伴随着人类对电磁场与波的逐渐认识与探究而不断发生的，没有电磁场，就没有现代化的今天。电磁场与电磁波的应用虽然普及到人类的各个层次与方面，但主要集中体现在军事领域，通信领域及生活领域，那么今天我们就从这三个方面入手，以实际的例子来了解一下看不到摸不着却又与无处不在的电磁波。一，通信领域电磁场与电磁波的应用贯穿于移动通信技术的整个发展史。现代移动通信的技术起步于20世纪40年代，这一时期的通信系统主要依赖于第一代的移动通信技术，采用的是模拟技术和频分多址技术，我们通常叫它为FDMA技术。第二代通信系统叫做TDMA技术，也就是2G技术，主要采用的是数字时分技术，大大提高了系统容量，后来由于信息量的增长极客户的需求，又发展了3G技术，也就是COMA码分技术，极大地提高了无线频率的利用效率，实现高速数据传输和宽带多媒体服务，提供全球覆盖，实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接，基本能满足客户对通信网络的需求。然而随着社会的进步，现如今3G网络也早已不能满足突增的信息量的快速传递。所以有发展了4G网络技术，也就SDMA技术，利用空分分地址使信息的快速传递又提升了一个新的层次。想必未来还会发展出更高效率的信息传递技术来满足社会的需要。1，微波通信微波是指频率在300MHZ~300GHZ的电磁波，波长很短，所以绕过障碍物而传播的尺度也很小，这就决定了使用微波作为信息载体的话，就要建立很多的中继站作为信息接力点，较大的通信系统就要建立很多的基站，这就限制了它的使用，所以微波主要是用在一些短距离通信上，如对讲机等2，卫星通信卫星通信实际上就是利用卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行通信。地球站是设在地球表面，包括地面、海洋和大气中的通信站。实际上卫星通信可以看作是利用微波频率，把通信卫星作为中继站而进行的一种特殊的微波中继通信。卫星通信工作频段与微波通信相同。目前民用通信卫星使用同步工作方式，称为同步卫星通信系统。从地面上看，这颗卫星永远像挂在天空不动，因此同步卫星也称为“静止卫星”3.光纤通信众所周知，光速是世界上最快的速度。那么利用光作为信息载体的话将极大地提高信息传递速率。但是由于光在大气中受到影响的因素很多，给光的控制及跟踪带来的了困难，所以限制了大气光通信的发展。后来人们想到利用介质来传输光信号，这种介质就是光导纤维。现如今光纤通信已经普及到了世界各个角落。二，生活领域1，广播电视系统广播是通过无线电波或通过导线向广大地区播送音响，图像节目传播媒介。而广播又分为声音广播和电视广播。狭义上来说，广播是利用无线电和导线，只传递声音内容，而从广义上来说，广播还包括我们平常认为的但有声音的广播及既有声音又有图像的广播电视。2，微波炉微波炉是一种利用微波加热食物的现代化烹饪灶具。微波是一种电磁波，微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为500～1000瓦。从而加热食物。3，全球环境遥感遥感技术是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。环境遥感是以探测地球表层环境的现象及其动态为目的的遥感技术。可理解为涉及资源、大气、海洋、环境生态等所有遥感活动的代名词。法国、日本、美国都已应用遥感技术研究环境。三，军事领域1，雷达电磁波技术的运用在雷达上可谓是淋漓尽致。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，发射电磁波对目标进行照射并接受其回波，由此计算出目标值电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。雷达又分为激光雷达、连续波雷达、多普勒雷达、单脉冲雷达等，目前较先进的是相控阵雷达。相控阵雷达是指一类通过改变天线表面阵列所发出波束的合成方式，来改变波束扫描方向的雷达相控阵雷达与机械扫描雷达一样其发射分系统和接受分系统仍然是两个基本分系统。发射分系统包括发射天线阵，发射馈电系统，发射信号产生及功率放大系统。接受分系统包括接受天线阵，接收机前端，接收波束形成网络，多路接收机，信号处理机及雷达终端设备。相控阵雷达的天线可以是收发分开的，也可以是合一的。美国AN/FPS-85型空间检测视用超远程相控阵雷达就是收发天线分开的。目前几乎所有相控阵雷达都采取收发共用天线。2，高频率射频武器人们有时又称之为高功率微波武器，主要通过发射高密度的电磁波束来损坏或摧毁敌方设备或设施中的敏感和关键电子电路或其他器件而使其失效。高功率射频武器技术是定向能武器技术的一个主要且潜在应用前景广阔的分支领域，在以非线性、非接触和远距离／超视距精确打击为主要特征的现代战争中，高功率射频武器已经成为一种不容忽视的具有潜在抗衡能力的新型电子战武器。利用微波能量的作用机理，高功率射频武器有时还可用来针对作战人员，使其丧失作战能力。电磁炮就是利用电磁力(洛仑兹力)沿导轨发射炮弹的武器。它主要由能源、加速器、开关三部分组成。3，电子对抗电子对抗就是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动，又称电子战。电子对抗分3个方面：电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。电子对抗按电子设备的类型可分为雷达对抗、无线电通信对抗、导航对抗、制导对抗、光电对抗和水声对抗等；按配置部位又可分为外层空间对抗、空中对抗、地面（包括海面）对抗和水下对抗。机载电子对抗系统是现代电子对抗的主要手段。随着弹道导弹和卫星的发展，外层空间是一个新的战场，电子对抗在未来的现代化战争中，将对战略攻防起到重要作用。除了上面提到的三个领域，电磁波还渗透到了我们的医疗领域，生产领域及科研领域等，但当我们看到电磁波为我们带来极大便利的同时，也应该明白他给我们带来的负面影响。所谓万事张弛有度，如果我们和平地利用电磁波，它将深刻改变我们的生活，否则它将给我们带来无穷的灾难。