无线电波与微波

无线电波与微波对于通信是非常重要的。

（或者重新加热过夜披萨。）

电磁

无线电波与微波都是在 电磁频谱里的长波长的一端：

 

• 无线电波的波长是 1米或以上。
  波长为 1米时，频率是 300赫兹。
• 微波的波长是 1 mm（毫米）到 1米。
  在 1 mm 的频率是 300 GHz。

（注意：有些人把微波当作无线电波的一种，所以他们说无线电波的波长是 1毫米或以上。）

无线电波和微波可以是人造的，而太阳和很多自然现象也会产生无线电波和微波。

无线通信

我们用无线电波与微波来做无线通信，让我们可以时时刻刻保持接触。

发射和接收

发射 …… 设备接收

在天线里的振动电流产生无线电波 ……

…… 电磁波跟着散开 ……

…… 然后移动设备里的微型天线接收到无线电波在天线内产生的电流。

设备把信号译码变成音频或视频。

广播

无线电波适合来做广播（把信号发给很多接收者），例如电台和电视广播。

电视机（和收音机！）可以用天线接收广播信号。

无线电波可以籍着 衍射来绕过建筑物和山丘（见下）。

微波炉

微波炉用频率为 2.45 GHz（波长大约 12 cm）的电磁波来使水分子振动和发热。

磁控管发射微波，
搅动器把微波向各个方向发射
在微波炉内部表面上反射， 直至被食物吸收。

微波可以穿过玻璃及塑料，也能进入食物表面大约一厘米的深度（视食物而定），但会在金属面反弹。

一定要有一些东西去吸收微波，例如食物或一杯水。

基本上微博炉把食物表面一厘米里的水加热来烹煮，所以一些菜谱都提议把食物放在微波炉里久一点，好等热量在食物里均匀散播。

微波也可以使人体发热和伤害细胞。所以用微波炉时要把门关好。永远不要使用损坏的微波炉。

 

波浪衍射进海港

衍射

衍射对于无线电广播是非常重要的！

衍射是波绕过障碍物棱角的现象。

 

中度大小的缺口：少量衍射，大量直射

 

 

波长大小的缺口：最多衍射

 

最大的衍射效果是当缺口和波长大小相若时。

波长为数千米的无线电波可以衍射过山丘和山谷，
这样我们便可以在远距离收到广播。

但波长为数厘米的微波则通常直向传播。

 

 

所以无线电波适合用来 "广播" 信号给很多人，但微波则适合用来做点对点通信。

微波通信的发射者和接收者都要在 "视线" 之内。

典型的微波天线是个 抛物面形，直径大约为 0.3米到 3米，像这个：

 

 

电离层

电离层是大气层顶部的带电荷层，大约离地 75 到 1000千米。

对于无线电波和微波通信，电离层是非常重要的！

低频和中频无线电波被电离层反射，所以无线电信号可以传播到很远的地方。

（这是不按比例尺的！）

但微波可以穿过电离层，所以用来和卫星通信就最合适。

信号与噪音

信息可以是模拟的或数字的。

模拟

我们可以用稍微改变波长和波高的方法把信息编进波里：

这个图的信号被编在波里。

波传播时会收到周围电力活动的干扰而搀进噪声（随机的改变）：

从波里分析出来的图是不完美的！

模拟

数字通信只接受某些数值，例如 0 和 1。所以可以克服噪音（如果噪音不太大）。.

就算有噪音，我们仍然知道每个 0 和 1，所以我们可以得到完美的图。