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無線電

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無線電收音機

無線電係指用電磁波通過任何空間(真空都得)傳播訊號嘅技術,咁就唔使用電線都可以通到訊。

無線電通訊入面,好似無線電廣播電視廣播、手提電話、無線電對講機無線網絡衛星通訊等等好多用途都會用到,無線電波係用嚟將資訊跨越空間,由發射器傳去接收器,方法係喺發射器度調制無線電訊號(通過改變波嘅某啲方面,將資訊訊號加喺無線電波上面)。喺雷達入面,用嚟定位同追蹤飛機、船、太空船同導彈等物體,由雷達發射器發射嘅無線電波束會喺目標物體上面反射返嚟,而反射嘅波會向通常同發射器共用位置嘅接收器顯示物體嘅位置。喺無線電導航系統入面,好似全球定位系統VOR,移動導航儀器會接收嚟自多個導航無線電信標嘅無線電訊號,呢啲信標嘅位置係已知嘅,通過精確測量無線電波嘅到達時間,接收器可以計算出佢喺地球上面嘅位置。喺無線無線電遙控設備入面,好似無人機車庫門遙控器無匙門禁系統,由控制器設備發射嘅無線電訊號會控制遠程設備嘅動作。

無線電波嘅存在首先喺1886年11月11號畀德國物理學家海因里希·赫茲證明咗。[1] 喺1890年代中期,意大利物理學家古列爾莫·馬可尼喺物理學家用嚟研究電磁波嘅技術基礎上面,開發咗第一部用於長距離無線電通訊嘅儀器,[2] 喺1895年,向超過一公里之外嘅接收者發送咗無線摩斯電碼訊息,[3] 同埋喺1901年12月12號發送咗第一個跨大西洋訊號。[4] 第一個商業無線電廣播喺1920年11月2號播出,當時西屋電氣同製造公司喺匹茲堡,以呼號KDKA廣播咗哈定-柯克斯總統選舉嘅現場結果。[5]

無線電波嘅發射受到法律監管,由國際電信聯盟(ITU)協調,ITU喺無線電頻譜入面為各種用途分配頻帶。

歷史

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電磁波喺1873年詹姆斯·克拉克·麥克斯韋電磁學理論入面預測咗,而家叫做麥克斯韋方程組,佢提出耦合振盪電場磁場可以作為波穿過空間傳播,並提出光由短波長嘅電磁波組成。 喺1886年11月11號,德國物理學家海因里希·赫茲試圖證實麥克斯韋嘅理論,首先觀察到佢用原始火花隙發射器產生嘅無線電波。[1] 赫茲同物理學家賈格迪什·錢德拉·玻色奧利弗·洛奇瑞利勳爵奧古斯托·里吉等等嘅實驗表明,好似光噉嘅無線電波表現出反射、折射繞射偏振駐波,並且以同光相同嘅速度傳播,證實咗光同無線電波都係電磁波,只係頻率唔同。[6] 喺1895年,古列爾莫·馬可尼開發咗第一個無線電通訊系統,用火花隙發射器喺長距離發送摩斯碼。 到咗1901年12月,佢已經跨越咗大西洋傳輸。[1][2][3][4] 馬可尼同卡爾·費迪南德·布勞恩因為「佢哋對無線電報發展嘅貢獻」而共同獲得咗1909年諾貝爾物理學獎。[7]

喺無線電嘅頭二十年,叫做無線電報時代,原始嘅無線電發射器只可以發射無線電波脈衝,唔可以發射音頻調制所需嘅連續波,所以無線電係用喺人與人之間嘅商業、外交同軍事文本訊息傳輸。 由1908年左右開始,工業國家建立咗強大嘅跨洋發射器嘅全球網絡,用嚟交換各大洲之間嘅電報流量,並同佢哋嘅殖民地同海軍艦隊通訊。 喺第一次世界大戰期間,連續波無線電發射器、整流電解同晶體無線電接收器檢波器嘅發展,令里金納德·費森登同其他人實現咗幅度調制(AM)無線電話,令音頻可以傳輸。喺1920年11月2號,西屋電氣同製造公司喺匹茲堡,以呼號KDKA播出咗第一個商業無線電廣播,內容包括哈定-柯克斯總統選舉嘅現場報導。[5]

技術

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電荷加速嗰陣會放射出無線電波。[8][9]佢哋係由隨時間變化嘅電流人為產生嘅,電流包含喺叫做天線嘅金屬導體入面來回流動嘅電子[10][11]

當無線電波離發射天線越嚟越遠嗰陣,佢哋會擴散開去,所以佢哋嘅訊號強度強度,單位係瓦特每平方米)會降低(睇平方反比定律),所以無線電傳輸只可以喺發射器嘅有限範圍入面接收到,距離取決於發射器功率、天線輻射方向圖、接收器靈敏度、背景雜訊水平,同埋發射器同接收器之間係咪有障礙物全向天線喺所有方向發射或者接收無線電波,而定向天線就喺特定方向以波束形式發射無線電波,或者只係接收嚟自一個方向嘅波。[12][13][14][15]

無線電波喺真空入面以光速傳播[16],喺空氣入面速度就稍微慢啲。[17]

除咗無線電波之外,其他類型嘅電磁波紅外線可見光紫外線X射線伽瑪射線,都可以攜帶資訊並且用喺通訊。無線電波廣泛噉畀人用喺電訊,主要係因為佢哋嘅傳播特性好,呢啲特性源於佢哋較長嘅波長。[11] 無線電波有能力穿過任何天氣嘅大氣層、樹葉,同埋喺更長波長嘅情況下穿過大多數建築材料。通過繞射,更長嘅波長可以彎曲繞過障礙物,同其他電磁波唔同,佢哋傾向於畀大過佢哋波長嘅物體散射,而唔係吸收。

監管

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無線電波頻譜係好多用戶共享嘅資源。同一區域入面嘅兩個無線電發射器,如果嘗試喺相同嘅頻率上面發射訊號,就會互相干擾,導致接收混亂,咁樣兩個傳輸都唔可以清楚噉接收到。[18] 無線電傳輸嘅干擾唔單止會造成巨大嘅經濟損失,而且重可能危及生命安全(例如,喺干擾應急通訊或者空中交通管制嘅情況下)。[19][20]

為咗防止唔同用戶之間嘅干擾,無線電波嘅發射受到國家法律嘅嚴格監管,並由國際機構國際電信聯盟(ITU)協調,ITU喺無線電頻譜入面為唔同用途分配頻段。[18][21] 無線電發射器必須攞到政府嘅許可證,根據用途劃分唔同嘅許可證類別,並且限制喺特定嘅頻率同功率水平。喺一啲類別入面,好似無線電同電視廣播電台,發射器會畀予一個獨特嘅標識符,標識符由一串字母同數字組成,叫做「呼號」,必須喺所有傳輸入面使用。[22] 為咗調整、維護或者內部維修無線電話發射器,個人必須持有政府許可證,好似美國嘅通用無線電話操作員許可證噉,通過參加考試嚟獲得,考試要證明佢哋對安全無線電操作具有足夠嘅技術同法律知識。[23]

上面規則嘅例外情況允許公眾喺冇許可證嘅情況下操作消費品入面嘅低功率短程發射器,好似手提電話、無線電話無線設備步談機公民波段無線電無線麥克風車庫門遙控器嬰兒監聽器。喺美國,呢啲屬於聯邦通信委員會(FCC)法規嘅第15部分。好多呢啲設備都使用ISM頻段,ISM頻段係無線電頻譜中一系列預留畀免許可使用的頻段。雖然佢哋可以喺冇許可證嘅情況下操作,但係同所有無線電設備一樣,呢啲設備通常喺銷售之前必須獲得型式認可[24]

睇埋

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  1. 1.0 1.1 1.2 磁波發現125週年 (美國英文)。卡爾斯魯厄理工學院。2022年5月16號。原先內容歸檔喺2022年7月14號。喺2022年7月14號搵到
  2. 2.0 2.1 Bondyopadhyay, Prebir K. (1995) "古列爾莫·馬可尼 – 長距離無線電通訊之父 – 工程師嘅致敬" 互聯網檔案館歸檔,歸檔日期2022-10-14., 第25屆歐洲微波會議:第2卷, pp. 879–85
  3. 3.0 3.1 1890年代 – 1930年代:無線電 (美國英文)。伊隆大學。原先內容歸檔喺2022年6月8號。喺2022年7月14號搵到
  4. 4.0 4.1 Belrose, John S. (1995年9月5–7號)。線電嘅第一個訊息——費森登同馬可尼機電子工程師學會。喺2022年11月6號搵到 {{cite web}}: Check date values in: |date= (help)
  5. 5.0 5.1 業無線電嘅歷史 (美國英文)。聯邦通信委員會。2020年10月23號。原先內容歸檔喺2022年1月1號。喺2022年7月14號搵到
  6. Sungook Hong (2001), 無線:從馬可尼嘅黑盒到奧迪管, MIT出版社, pp. 5–10
  7. 1909年諾貝爾物理學獎 (英文)。諾貝爾獎官網。2023。原先內容歸檔喺2023年7月31號。喺2023年7月31號搵到
  8. Kraus, John D. (1988)。 (第2版)。Tata-McGraw Hill。頁 50。ISBN 0074632191
  9. Serway, Raymond; Faughn, Jerry; Vuille, Chris (2008)。學物理學,第8版。Cengage Learning。頁 714。ISBN 978-0495386933
  10. Balanis, Constantine A. (2005)。線理論:分析同設計,第3版。John Wiley and Sons。頁 10ISBN 978-1118585733
  11. 11.0 11.1 Ellingson, Steven W. (2016)。線電系統工程。Cambridge University Press。頁 16–17。ISBN 978-1316785164
  12. Visser, Hubregt J. (2012)。線理論同應用John Wiley & SonsISBN 978-1119990253。喺2022年8月29號搵到
  13. Zainah Md Zain; Hamzah Ahmad; Dwi Pebrianti; Mahfuzah Mustafa; Nor Rul Hasma Abdullah; Rosdiyana Samad; Maziyah Mat Noh (2020)。2019年第11屆無人系統技術全國技術研討會論文集:NUSYS'19。Springer Nature。頁 535。ISBN 978-9811552816。原先內容歸檔喺2024-10-03。喺2022-08-27搵到 pp. 535–536 嘅節錄 互聯網檔案館歸檔,歸檔日期2024-10-03.
  14. Hurley, Chris; Rogers, Russ; Thornton, Frank; Connelly, Daniel; Baker, Brian (2007)。解天線同天線理論. 爭駕駛同無線滲透測試。頁 31–61。doi:10.1016/B978-159749111-2/50027-1ISBN 978-1-59749-111-2
  15. Neely, Matthew; Hamerstone, Alex; Sanyk, Chris (2013)。本無線電理論同無線電系統簡介. 透測試中嘅無線偵察。頁 7–43。doi:10.1016/B978-1-59-749731-2.00002-8ISBN 978-1-59749-731-2
  16. 磁輻射 (美國英文)。NASA。原先內容歸檔喺2016年5月23號。喺2022年8月18號搵到
  17. de Podesta, M. (2002)。解物質嘅特性。CRC Press。頁 131。ISBN 978-0-415-25788-6。原先內容歸檔喺2024-10-03。喺2024-09-23搵到
  18. 18.0 18.1 引用錯誤 無效嘅<ref>標籤;無文字提供畀叫做Spectrum101嘅參照
  19. 線電頻率干擾最佳實踐指南 - CISA - 2020年2月 (PDF)絡安全同基礎設施安全局 SAFECOM/全州互操作協調員全國委員會。美國國土安全部。喺2022年8月29號搵到
  20. Mazar (Madjar), Haim (2016)。線電頻譜管理:政策、法規同技術WileyISBN 978-1118511794。原先內容歸檔喺2024年10月03號。喺2022年8月29號搵到
  21. 引用錯誤 無效嘅<ref>標籤;無文字提供畀叫做Ellingson-2016嘅參照
  22. 19條 電台識別 (PDF)。國際電信聯盟。原先內容歸檔 (PDF)喺2024年10月03號。喺2022年8月29號搵到
  23. 業無線電操作員許可證類型邦通信委員會。2016年5月6號。原先內容歸檔喺2021年8月8號。喺2022年8月29號搵到
  24. Dichoso, Joe (2007年10月9號)。FCC免許可發射器基礎知識 (PDF)邦通信委員會。原先內容歸檔 (PDF)喺2022年8月29號。喺2022年8月29號搵到