电磁学3——电磁波的频谱与应用

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一、电磁波的定义与特性

频率单位换算：1THz=1000GHz,1GHz=1000MHz,1MHz=1000KHz,1KHz=1000Hz

二、电磁波根据频率分类：>3Hz

电磁波频率从低到高或波长由高到低如下：
无线电波（长波、中波、短波、超短波、微波…）、红外线、可见光（nm级别）、紫外线、射线

1.无线电波：

频率3Hz~3000GHz,波长从千米到毫米的范围

  1.1长波(低频)：

频率30KHz-300KHz,波长10km-1km

  1.2中波（中频）：

   1.3短波（高频）：

频率3MHz～30MHz，波长100m-10m

  1.4超短波（甚高频、米波）：

  1.5微波（包括分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波）：3G是1dm

微波波段频率300MHz~3000GHz（或3THz）波长1m-0.1mm，微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”

综上：
300KHz是1km，300MHz是1m
频率300MHz~3GHz 波长1m-1dm的分米波
频率3GHz~30GHz 波长1dm-1cm的厘米波
频率30GHz~300GHz 波长1cm-1mm的毫米波
频率300GHz~3000GHz（或3THz） 波长1mm-0.1mm的亚毫米波

   1.6什么是射频？

射频技术：研究通过高频电流产生高频电磁波（高频电磁波具有远程传输能力），即达到300kHz～3000GHz的电磁波(只有大致范围)，包括电磁波中的无线电波中的中波、短波、超短波和微波

低频电流：每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，例如：我国电网频率：50Hz
高频电流：每秒变化大于10000次的交流电称为高频电流，例如：射频电流

2.红外线：

频率介于微波与可见光之间的电磁波

3.可见光：

频率380THz~750THz，波长一般在780～400nm之间

4.紫外线：

波长400nm～10nm

5.X射线及γ射线：

三、工作中频带与波段的划分与应用

VHF频带，甚高频，米波频带

UHF频带，特高频，分米波频带

蜂窝移动通信（900MHz、1800MHz、3.4GHz）

注：蜂窝网络中的几G代表第几代通信技术
——2G频段：GSM900和GSM1800在900MHz和1800MHz频段左右。技术标准：GSM、CDMA
——3G频段：1880MHz-1900MHz和2010MHz-2025MHz。四种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX
——4G频段：1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz。——150Mbps，关键技术：OFDM、MIMO、智能天线技术、SDR技术
——5G频段：3300-3400MHz（原则上限室内使用）、3400-3600MHz和4800-5000MHz。——10Gbps

WLAN频段即802.11频段（2.4GHz、5.2GHz、5.8GHz）

注：蜂窝网络中的几G代表第几代通信技术
=2.4GHz频段+5GHz频段
=2.4G频段+5.2G频段附近+5.8G频段附近
=2.4~2.4835GHz+5.15~5.35GHz+5.725~5.875GHz

WIFI5: 双频路由器支持5GHz频段与2.4GHz，理论433Mbps~1Gbps
WIFI6: 并不是频率的提高，但可以允许与多达8个设备通信，理论9.6Gbps

ISM频段（900MHz、2.4GHz、5.8GHz）

四、无线电波的传播分类：

频率低于100kHz时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输

1.地波：

频率2MHz以下，有一定的绕射能力

2.天波（或称电离层反射波）：

频率在2MHz~30MHz的高频电磁波，一次反射4000km

3.视线传播：

频率高于30MHz,提高天线高度从而增大视线距离（与提高天线尺寸是为了接收低频不同），增加中继站，例如：移动通信中的信号塔

五、电磁波与机械波

1.生活中的声波：

人的说话的频率：50-500Hz
人耳能听到的频率：20-20000Hz
超声波的：频率高于20000Hz（赫兹）的声波，例如：B超
次声波：频率很低，在20Hz以下，同样频率低能传很远，例如：自然灾害

2.机械波与电磁波区别

3.机械波与电磁波联系