电磁波是如何传输的？

上帝用一天的时间创造了光，给我们整个世界带来了光明。其实在这一天的中，上帝创造的是完整的电磁波，而可见光只是电磁波频谱中极小的一部分。

人类很早就认识了光，分清了白昼和黑夜的区别。但是对于光之外的电磁波，人类却用了很长的时间去探究，直到天才科学家麦克斯韦用数学的方式推导出了电磁波的存在，并统一了电磁波和光。随后，人类就开启了利用电磁波的时代，直到.....

太阳光不仅给我们带来了光明，还带来了温暖，赋予我们”能量“，我们利用电磁波来传递我们的声音，图像，数据，直至万物互联。

电磁波的频谱很宽很宽，我们用来传递信息的电磁波称位无线电波 ——Radio，而我们射频工程师的这个专用名称就来自于无线电波频率 Radio Frequency。

原则上来说，任何一个频率的电磁波都可以传递信息，但是在现有技术条件下，为了更有效地发射和接收电磁波，要求天线的尺寸不小于四分之一波长。频率过低，波长太长，则天线就变得很大。所以，我们总是要选择合适的频率来进行信息的无线传播。

地球是人类赖以生存的条件之一，至今还没有找到一个比地球更适合人类生存的星球。而人类生存最依赖的就是地球上的水，物和空气。所以电磁波的传播也必须考虑到地球上物体的影响，尤其是地面和空气。根据通信距离，电磁波频率的不同，无线电波的传播方式主要有地波，天波和视线传播三种。

频率较低的电磁波（一般小于 2MHz），波长比较长，有一定的绕射能力，可沿着弯曲的地球表面传播，这种传播方式称为地波传播，地波的传播距离远，在低频和甚低频频段，地波能够传播数百千米，甚至更远。

频率较高的电磁波被称为高频电磁波 HF，能够被大气中的电离层反射，并且再次被大地反射，这样无线电波就可以传递更远的距离。根据地球半径和电离层的高度，可以计算出来电磁波一次反射距离最远可达 4000 千米，经过多次反射之后，电磁波甚至可以传播 10000 千米以上。这种利用大气电离层反射进行传播的方式就是天波传播。

现在收音机 AM 频段 300kHz~3000kHz，就是利用了电磁波地波和部分天波传播，所以，有时候甚至可以听到很远距离的广播信号。但是大气电离层受阳光照射会发生改变，因此传播的稳定性会受到影响。

频率高于 30MHz 的电磁波将穿透电离层，不能被反射回来，并且波长比较短，沿着地球表面绕射的能力也很弱，因此只能进行类似于可见光那样的直线传播，这种传播方式称为视距传播。受地球曲度和地表物体的影响，视距传播的距离比较短，为了增大其传播距离，最有效快捷的方式就是把天线架的再高一点。

但是再高也高不过大山啊，为了传递的更远一些，可以采用中继通信的方法，通过中继站，将无线电信息传播到远处的接收端。

有没有可能把中继站也架的高一点呢？这样会不会省几个中继？能不能将中继站放到天上？于是卫星通信就出现了。直接把视距通信距离翻了几倍。利用三颗地球轨道静止卫星作为中继站，就可以覆盖全球通信。

目前应用最广泛的卫星通信叫做 ——Starlink，华为 Mate 60 用到的卫星通信是我国自主研发的天通一号卫星通信系统。

除此之外，还可以利用飞艇，气球或者飞机作为中继站，来代替卫星通信，这种通信方式被称为平流层通信，距离地面约 17 千米到 22 千米。高度 22 千米的平流层通信中继站即可覆盖约半径 500 公里区域。

几年前，记得有人提出，用 250 个充氦飞艇就可以实现覆盖全球 90% 以上人口的地区，而且便宜， 后来就没有声音了。

本文来自微信公众号：射频学堂 （ID：RF_Center），作者：iRF

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