空間波

從發射點經空間直線傳播到接收點的無線電波叫空間波，又叫直射波。空間波也可以叫做視距傳播。視距傳播是指在發射天線和接受天線間能相互“看見”的距離內，電波直接從發射點傳播到接收點（要包括地面的反射波）的一種傳播方式。空間波傳播距離限於視距範圍，因此又叫視距傳播。超短波和微波不能被電離層反射，主要是在空間直接傳播。其傳播距離很近，易受高山和高大建築物阻擋，為了加大傳輸距離，必須架高天線，儘管這樣，傳輸距離也不過50公里左右。

基本介紹

• 中文名：空間波
• 外文名：Space wave
• 別名：直射波

基本介紹

空間波傳播距離限於視距範圍，因此又叫視距傳播。超短波和微波不能被電離層反射，主要是在空間直接傳播。其傳播距離很近，易受高山和高大建築物阻擋，為了加大傳輸距離，必須架高天線，儘管這樣，傳輸距離也不過50公里左右。

空間波示意

在傳播過程中，它的強度衰減較慢，超短波和微波通信就是利用直射波傳播的。在地面進行直射波通信，其接收點的場強由兩路組成：一路由發射天線直達接收天線，另一路由地面反射後到達接收天線，如果天線高度和方向架設不當，容易造成相互干擾（例如電視的重影）。

歷史由來

1929年埃德溫·哈布爾的劃時代預測：不管你朝哪個方向看，遙遠的星系一直都在迅速遠離人群。換句話說，宇宙在膨脹。在換句話能否這樣說：遙遠的星系，近星系是否圍繞某些一個點作相反的運動。當然最可能是圓周運動。然而這又怎么解釋呢？什麼力量使這兩部分運動相異呢？大宇宙星系的運動從上面看是螺旋狀的運動，是否和小分子原子內的電子運動有共性，這些共性怎么建立起宇宙在運動，宇宙的自轉會轉化為能量嗎？電子旋轉產生電場，隨著產生磁場（電場和磁場是統一的，一個是微觀一個是巨觀）。大的星系旋轉呢？會產生時間和空間的扭曲嗎？如果會，那么時間和空間就是不均勻的。它們像現實生活中的軟糖一樣密度不會保持恆定。如果保持，是什麼力量？它們像軟糖顆粒一樣構成了宇宙、時間、和空間。這么一來，宇宙、時間、和空間就是相關份子顆粒的堆積。那么他們在德布羅意的波動學中會出現宇宙波、時間波和空間波。

影響因素

當電波在低空大氣層中傳播時還要受到地面的影響。地球表面的物理結構例如地形起伏和任意尺寸的人造結構等，都會對電波有反射、散射和繞射等作用。特別是在地面視距傳播方式中，地面結構幾何尺寸和波長的比值不同，對電波傳播的影響也不同。如當天線高架、地面平滑範圍很大時，往往以反射為主；地面粗糙不平起伏較大時，必須考慮散射影響；當天線低架或障礙物尺寸比波長小得多時，則以繞射為主。而在地對空視距傳播中如同步衛星通信系統，由於發（收）的另一端處於高達35800km的高空，再加上天線的方向圖較尖銳，因而可以忽略地面的影響。

危害

空間波（電磁）輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和積累效應等。

熱效應：人體內70%以上是水，水分子受到電磁波輻射後相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。

非熱效應：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處於平衡狀態的微弱電磁場即遭到破壞，人體正常循環機能會遭受破壞。

累積效應：熱效應和非熱效應作用於人體後，對人體的傷害尚未來得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發生累積，久之會成為永久性病態或危及生命。對於長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發想不到的病變，應引起警惕！

各國科學家經過長期研究證明：長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產生斑痘、粗糙，甚至導致各類癌症等；男女生殖能力下降、婦女易患月經紊亂、流產、畸胎等症。

傳播原理

自由空間傳播的菲涅爾區

理論和實踐都已證明，可以把電波傳播所經歷的空間區域分成重要的空間區域和非重要的空間區域。前者是指對傳播到接收點的能量其主要作用的那部分空間，而後者則是指其餘的空間區域，它對電波傳播的影響不明顯。因此，只要前一種區域符合自由空間的條件，就可以認為電波是在自由空間內傳播了。而在工程上常常把第一菲涅爾區和最小菲涅爾區當作對電波傳播起主要作用的空間區域，只要它們不被阻擋，就可獲得近似自由空間傳播的條件。

剖析

視距距離

由於地球是球形，凸起的地表面會擋住視線。實際上，直射波傳播所能達到的距離應考慮到大氣的不均勻性對電波傳播軌跡的影響，求視距距離的公式應考慮到氣象因子的影響，

視距傳播的基本傳播模型

按對傳播到接收點的能量其主要作用的那部分空間即第一菲涅爾區是否被地形、地物遮擋來考慮地形對電波傳播的影響。

（1）第一菲涅爾區完全沒有被遮擋

這時收發2點之間的距離d滿足d<0.7d0，即處於亮區當中。傳播的衰減中值除了自由空間傳播衰減外，主要考慮地面反射波的干涉衰減Ai。

（2）第一菲涅爾區被部分遮擋

傳播

這時收發2點之間的距離d滿足0.7d0<d<1.4d0，即處於半陰影區內。這時直接傳播的第一菲涅爾區被部分遮擋，可以很容易地想到地面的反射波的第一菲涅爾區被遮擋的情況肯定更嚴重，這時傳播的衰減中值除了自由空間傳播衰減外，主要考慮視距電路中的繞射衰減Ad。

（3）第一菲涅爾區被完全遮擋

這種情況是因為天線架設高度不夠高，或通信距離較遠，接收點落到了陰影區里。這時傳播主要以繞射為主，具體計算很複雜，地形對其的影響還要根據具體的實際情況進行分析。

主要套用

微波接力通信是利用空間波傳輸的一種通信。由於微波的頻率極高，頻帶很寬，能夠傳送大量的信息，微波通信已被廣泛套用。為了加大傳輸距離，在傳送途中，每隔一定距離都要建一個接力站，象接力賽跑一樣，把信息傳到遠處。地球表面弧度和山地、樓房等障礙物，因此超短波和微波天線要求儘量高架。

通信

調幅廣播可以傳播音樂和聲音。調幅廣播採用幅度調製技術，即話筒處接受的音量越大則電台發射的能量也越大。這樣的信號容易受到諸如閃電或其他干擾源的干擾。調頻廣播可以比調幅廣播更高的保真度傳播音樂和聲音。對頻率調製而言，話筒處接受的音量越大對應發射信號的頻率越高。調頻廣播工作於甚高頻段（VeryHighFrequency，VHF）。頻段越高，其所擁有的頻率頻寬也越大，因而可以容納更多的電台。同時，波長越短的無線電波的傳播也越接近於光波直線傳播的特性。調頻廣播的邊帶可以用來傳播數位訊號如，電台標識、節目名稱簡介、網址、股市信息等。在有些國家，當被移動至一個新的地區後，調頻收音機可以自動根據邊帶信息自動尋找原來的頻道。

電話

蜂窩電話或行動電話是當前最普遍套用的無線通信方式。蜂窩電話覆蓋區通常分為多個小區。每個小區由一個基站發射機覆蓋。理論上，小區的形狀為蜂窩狀六邊形，這也是蜂窩電話名稱的來源。當前廣泛使用的行動電話系統標準包括：GSM，CDMA和TDMA。少數運營商已經開始提供下一代的3G移動通信服務，其主導標準為UMTS和CDMA2000。衛星電話存在兩種形式：INMARSAT和銥星系統。兩種系統都提供全球覆蓋服務。INMARSAT使用地球同步衛星，需要定向的高增益天線。銥星則是低軌道衛星系統，直接使用手機天線。

電視

通常的模擬電視信號採用將圖像調幅，伴音調頻併合成在同一信號中傳播。數位電視採用MPEG-2圖像壓縮技術，由此大約僅需模擬電視信號一半的頻寬。無線電緊急定位信標（emergencypositionindicatingradiobeacons，EPIRBs），緊急定位發射機或個人定位信標是用來在緊急情況下對人員或測量通過衛星進行定位的小型無線電發射機。它的作用是提供給救援人員目標的精確位置，以便提供及時的救援。

數據傳輸

數字微波傳輸設備、衛星等通常採用正交幅度調製（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）。QAM調製方式同時利用信號的幅度和相位載入信息。這樣，可以在同樣的頻寬上傳遞更大的數據量。IEEE802.11是當前無線區域網路的標準。它採用2GHz或5GHz頻段，數據傳輸速率為11Mbps或54Mbps。

導航

所有的衛星導航系統都使用裝備了精確時鐘的衛星。導航衛星播發其位置和定時信息。接收機同時接受多顆導航衛星的信號。接收機通過測量電波的傳播時間得出它到各個衛星的距離，然後計算得出其精確位置。Loran系統也使用無線電波的傳播時間進行定位，不過其發射台都位於陸地上。VOR系統通常用於飛行定位。它使用兩台發射機，一台指向性發射機始終發射並象燈塔的射燈一樣按照固定的速率旋轉。當指向型發射機朝向北方時，另一全向發射機會發射脈衝。飛機可以接收兩個VOR台的信號，從而通過推算兩個波束的交點確定其位置。

雷達

雷達通過測量反射無線電波的延遲來推算目標的距離。並通過反射波的極化和頻率感應目標的表面類型。導航雷達使用超短波掃描目標區域。一般掃描頻率為每分鐘兩到四次，通過反射波確定地形。這種技術通常套用在商船和長距離商用飛機上。多用途雷達通常使用導航雷達的頻段。不過，其所發射的脈衝經過調製和極化以便確定反射體的表面類型。優亮的多用途雷達可以辨別暴雨、陸地、車輛等等。搜尋雷達運用短波脈衝掃描目標區域，通常每分鐘2－4次。有些搜尋雷達套用都卜勒效應可以將移動物體同背景中區分開來。尋的雷達採用於搜尋雷達類似的原理，不過對較小的區域進行快速反覆掃描，通常可達每秒鐘幾次。氣象雷達與搜尋雷達類似，但使用圓極化波以及水滴易於反射的波長。有些氣象雷達還利用都卜勒效應測量風速。