电子通信技术中电磁场与电磁波的应用分析

摘要：电子通信技术与我们的生活有很大的关系，电话、网络、微信等都需要电子通信技术的支持。而电子通信技术中，电磁场和电磁波技术发挥的作用是巨大的，电磁信号的强弱会直接影响电子通信的效果。本文对电磁场和电磁波做了简单的介绍，然后详细分析了电磁场和电磁波在电子通讯技术中的应用，希望能够帮助我们对电子通信技术，电磁场与电磁波有更多的认识。

关键词：电子通信技术；电磁场；电磁波；应用分析

近年来，信息技术发展很快，电子通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，产生的影响越来越大。我们日常生活中使用的手机、电脑等，都离不开电子通信技术。在电子通信中，电磁场和电磁波的作用是至关重要的，它们虽然是无形的，看不见的，但是却能作为载体，实现信息的高效传播。电磁场和电磁波与人们的生活有着非常密切的联系，生活中的各种电子产品、无线网络、移动通信、无线电视等都要依托电磁场和电磁波的作用，电磁场和电磁波的应用范围越来越广。

一、电磁场与电磁波的发现

（一）吉伯特与电磁场

人类对电磁现象的研究始于16世纪下半叶，最早发现电磁现象的是英国人吉伯特。但是受到当时实验设备和实验方法的限制，无法对生成电磁场的原理进行准确的解释。1820年，奥斯特发现了电流磁效应，之后很多的物理学家都开始了对电磁现象的研究，物理学家卡文迪、库伦，利用测量仪器完成了对电磁场的测量，这是电磁现象研究的里程碑，人们对电磁场的认识更进一步。物理学家法拉第在不断的实验中发现，磁场强度的变化量会对感应电流产生影响，证实了电与磁的关系，并总结出了著名的电磁感应定律。此后，麦克斯韦更深入的研究了电与磁的关系，提出了电磁场和位移电流等概念。

（二）麦克斯韦与电磁波

物理学家麦克斯韦在1865年，正式测出了电磁波，而证明电磁波真的存在的是德国物理学家赫兹，时间是在1887年到1888年之间。电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和电磁场，以波的形式在空间中移动形成的，其传播方向与电场是垂直的。按照频率由低到高的变化，电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。当电磁波的波长达到一定范围的时候，即380780nm，是可以被肉眼发现的，这种电磁波就是可见光。电磁辐射产生的条件比较简单，只要粒子或者物体的温度高于绝对零度，就会产生电磁辐射，电磁辐射量与温度之间是成正比关系的，温度越高，电磁辐射量越大。但是受到波长的限制，很多电磁波我们是无法被我们看到的。

二、电磁场与电磁波在电子通信中的应用

（一）移动通讯中的应用

在电子通信中，电磁场与电磁波应用最为广泛、与人们生活联系最为密切的就是移动通讯领域。早在1920年，科研人员已经开始研究移动通讯技术。20世界80年代，我国第一代移动通讯技术逐渐成熟并投入使用，这体现在1987年我国第一个TACS模拟蜂窝移动电话系统的使用。这一阶段，信息的传输主要依靠的是模拟技术和FDMA，即分频多址技术。随后又产生了2G、3G 技术，3G技术的出现，代表着我国移动通讯技术发展的巨大飞跃，3G技术实现了高速移动网络和互联网的有效结合，大大提高了无限频率的使用效率。相对于第一、二代移动通讯技术，3G技术的数据传输速度更快，服务更多。第三代通讯信号的覆盖范围大大增加，信息连接也更加便捷，利用3G信号，无线通信设备、有线通信设备、无线网络之间能够实现信息快速连接。第三代移动通讯技术依托的主要是WCDMA、CDMA2000 等技术，在这些技术的支持下，我国社会各领域的通讯需求都能够得到满足。随着我国社会的发展，各行业间信息交流需求增大，移动通讯系统升级势在必行，在这样背景下，第四代移动通讯技术，即4G诞生。4G技术将宽带网络与其他网络结合起来，提升了无限信号的传输能力，信息传播速度比3G更快速，可以达到 100MB/s，还增加了不同频率之间的转换功能，给人们的工作和生活带来了更多的便利。

（二）微波通讯技术的应用

在微波通讯领域，電磁场和电磁波的作用也是非常巨大的。微波通讯中的信息传输是以电磁波为载体的，而电磁波的产生则依赖于电磁场。电磁波携带着不同的信号，在空气中传播，途中一旦遇到电子信号接收设备，设备中的滤波器就会对特定频率的电磁波进行过滤。滤波范围是以信息波长为依据来设定的，设定滤波范围之后，就能选出想要的传输信号了。微波的波长较小，达不到肉眼可见的波长范围，但是频率很大，能达到300MHz 到 300GHz 之间。受到波长的限制，在传输过程中，微波容易被物体阻碍。为了使微波能够更好地传输，需要在传输途中设置微波增强装置，间隔距离为50km，用以补充在传输过程中，微波承载的信号消耗的能量。微波通讯的这种信号传输方式，不仅消耗资金多，传输效率也很低，因此，微波通讯应用并不广泛。

（三）卫星通讯中的应用

作为电子通讯的重要载体，电磁波的应用范围非常广泛，很多电子设备都会使用电磁波。二战之后，很多国家开始研制并发射通信卫星，而电磁场和电磁波技术的应用，有效的提高了卫星信号的传输质量。卫星通信主要是借助信息中转站，即人造地球卫星，实现各种电磁信息的反射、传播以及转换，完成不同通信卫星之间信息的传播。

与微波通讯信息传播方式一样，卫星通讯信息的反射、传输和转换也需要通讯站的帮助，只不过卫星通讯的通信站比较特殊，是人造地球卫星，因此，可以说卫星通讯是微波通讯的一种形式。目前，我国使用的民用通讯卫星为地球同步卫星，其运转速度与地球自转是保持一致的，同步卫星中应用了大量的电磁波、电磁场技术，确保民用通讯信息能够高速传输。

总之，电磁场和电磁波的应用，使人们的生活发生了很大的改变。尤其是根据电磁场和电磁波，开发的移动通讯技术，有效的满足了社会不同领域的通信需求。目前，电磁波技术已经在微波通讯以及卫星通讯领域成功运用，随着科学技术的进步，电磁场和电磁波的应用范围将会越来越广泛。

参考文献：

[1]黄健全.电磁场与无线电技术的运用实践技术[J].实验研究与探索，2011（6）.

[2]顾红军.电磁场与电磁波的教学改革研究[J].长春理工大学学报，2012（9）.