怎样把信号发射出去

2015-01-25 09:50
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2000 多年前，人们便用烽火台来传送信号，一旦遇到敌军来临，就燃起烽火，一个台一个台地传送军情。 1901 年马可尼**越洋不用电线就能发送和接收信号的试验成功，开创了信息传递技术的新天地。这种技术就是人们俗称的“无线电”。如今我们时刻生活在无线电波的海洋里，离开了它便没有广播可收听，没有电视可收看，飞机、轮船无法行驶 …… 。

所谓无线电，通俗地讲，就是不用电线而用无线电波把电信号从一个地方传送到另一个地方。这种无线电波虽然看不见、摸不着，但早在 18 世纪，麦克斯韦等许多科学家们就已猜测、预言、论证了它的存在，其中物理学家赫兹首先用人工方法产生了电磁波。原来它是由迅速变化的电场和磁场产生的。要产生变化的电场和磁场**有一个振源。这种振源通常是由线圈 L 和电容器 C 组成的振荡电路来完成的，见图 1 。其中线圈用来贮存磁场能量，电容器用来贮存电场能量。为了产生持续的电磁振荡，还要求 LC 接在晶体管电路中，并依靠电路中的直流电源不断地补给能量。

若要把电路中的电磁能发射出去，还**具备两个条件： ① 振荡的频率**足够高。频率越高，电场和磁场变化越快，产生的场越强，辐射出去的能量也越多。这样方能有效地把能量发射出去。 ② 电路**开放。可设法将普通的 LC 振荡电路加以改造，使电容极板面积越来越小，极板间隔越来越大，再使电感线圈匝数越来越少，**后使电路演化为一根直导线，如图 2 所示。这样的电路叫做振荡偶极振子，也就是我们俗称的天线。这种由振荡回路演变的天线，本身就是一个振荡器，但又与普通的 LC 振荡回路有区别。有了天线，电磁场才能够发射到空间去。实际上无线起了“能量转换”的作用。我们用馈线送入天线的并不是无线电波，而是高频振荡电流。在天线上由变化的电场在它周围产生变化的磁场，这个变化的磁场又在自己周围产生变化的电场，新产生的变化的电场再在自己周围产生变化的磁场，这样变化的电场和变化的磁场相互激发，形成闭合的电力线和磁力线。它们像链条一样，一个一个地相互推斥而滞留在空间，见图 3 。由于高频振荡频率极高，相互推斥也极快，于是在空间向外扩散传播开来，成为波。这种波因为是由电场和磁场产生的，所以称电磁波，简称电波。经科学家们计算，电波的传播速度为 3×10 8 m ／ s 。

电波虽然传播速度极快，但它只起了“运载工具”的作用，其本身不带任何信息，我们又称它为载波。与载波相比，人们讲话的声波传播速度就慢得多了，大约为 300m ／ s ，既慢又传不远，并且是难以通过天线向外发射产生电磁波的。为了实现远距离通信，**设法把讲话的音频信号“搭乘”在载波上才能向外发射。这种“搭乘”过程在电子技术上叫做“调制”。目前，调制的方式有“调频”和“调幅”两种。经过调制后的高频信号再由天线向外发射，在空中产生高频电磁波，这种经过调制后的电磁波叫作已调波（调频波或调幅波）。

综上所述，为了把信号发射出去，**具备以下四个部分的电路：

1 ．音频放大器把欲发射传送的信号变为音频信号并加以放大。

2. 高频振荡器由 LC 回路振荡产生高频正弦波信号。

3. 调制器把要传送的信号“搭乘”在高频振荡器产生的高频信号上，让高频信号的幅度（或频率）随音频信号变化而变化，从而产生一种新的已调信号。

4 ．高频放大器将调制后的信号放大，增加能量，并通过天线把已调信号以电磁波的形式辐射到空间去，传播到远方。以上四个部分的电路组合称发信机。图 4 为发信机的简单框图。

除了无线电波能传送信息外，红外线也能用来发射传送信息。例如我们家中彩电上的遥控器便是一例。原来，电磁波的范围很广，无线电波、红外线、可见光以及 X 射线等均属于它的范畴，只是它们的波长不同罢了。习惯上我们把波长大于 0.1mm 的电磁波称为无线电波。不同波长的无线电波的传播方式不同，用途也不同。附表列出了无线电波的划分和主要用途。