Distance-Power relationship距離功率關係
無線電波是一種電磁波,其範圍波長為15cm至2km的電磁波,常用於長距離通訊;通訊距離和電波強度有很大的關係,距離愈長將出現訊號衰弱現象,電波強度和波長、頻率有關;電波較強,波長較長,傳輸距離遠,反之。無線網路技術的傳輸介質應用廣泛,通過介質或受到介質介面的影響下,有折射、反射、散射、繞射和吸收等現象。接收端也有衰減和干擾現象,造成遮蔽衰弱。
距離和波長有關,無線電波種類包括:
(1) 長波
(2) 中波
(3) 短波
(4) 超短波
(5) 微波
長波主要靠地表波和經過「電離層」反射天波進行傳輸工作。其傳輸距離由發射器的功率和地面的情況所決定,一般不會超過3000公里的距離。主要作用是:無線電導航、電報通信、標準頻率與時間信號廣播、可靠通信、低電離層的研究等等。
中波又稱為廣播波段,傳輸工作靠地表波和經過「電離層」反射天波(在夜晚時會採用天波傳輸方式) ,波長介於100至1000公尺之間,比長波短,因此傳輸頻率高。在傳遞過程中,地表波傳播會不斷損失能量,頻率越高(波長越短)損失的比率越大,因此在一定的區域範圍內接收良好,傳輸距離短,只有幾百公里,不易受外界干擾。但發射範圍較小,容易受到障礙物的影響,故在山區收聽廣播較為困難,主要的功用是應用近距離區域無線電廣播、海上通訊、無線電導航、飛行通訊等功能。
短波波長短,頻率高,若由地表波傳播,則地面吸收較強,會使短波衰減很快;若由天波方式進行傳輸,能以很小的功率借助電離層的反射特性,把信號傳播到遙遠的地區,若發射功率夠大,可以將訊號廣播全世界,但傳播易受干擾,接收信號有時強時弱現象,在收聽短波廣播時,與中波和超短波相比雜音更多。主要應用遠距離無線電話、遠距離國際無線電廣播、電報通信、無線電傳真、海上和航空通信等等。
超短波頻率更高,若採用地表波傳播,則訊號衰減程度更大,若採用天波傳播,其電波則會穿入電離層內,電離層很難把信號反射,故皆採用視距傳播方式,因此傳輸距離不遠,只有幾十公里,主要應用於調頻廣播、電視訊號傳送、短距離導航、雷達裝置等等。
微波波長很短具有極高頻率的無線電波;通常為300MHz~300GHz,波長介於1m~1mm之間。因頻率高,電波繞射能力弱,故信傳輸主要採用視距傳輸方式,與短波採用天波相比,具有傳播穩定、受外界干擾小等優點,但電波的傳播過程中,難免受到地形、地物、氣候狀況的影響而引起反射、折射、散射和吸收現象,產生傳播衰落和傳播失真。微波的天線輻射波可以很窄,稱窄頻微波,有利於定向傳播,主要應用雷達、無線電輻射計、微波爐、定點以移動通信、導航、衛星通信、氣象探測等等。
無線電波傳輸有四種有關距離功率關係的傳輸方式:
(1) 天波傳輸
(2) 地表傳輸
(3) 視距傳輸
(4) 散射式傳輸
天波是常見的無線電波傳輸方式,透過發射天線朝天空發射電波之後,在大氣層中「電離層」將電波反射,使訊號可以傳送到接收端。
地表波是沿著地表進行傳輸,因地表的障礙物阻擋而影響到傳輸訊號的強度與傳輸距離,傳輸距離增加將出現訊號衰減的現象。若波長極長,則可利用迴繞可彎曲的特性來避開地表的障礙物,傳輸距離遠,波長短傳輸距離近,電波在地球表面與電離層之間繞射,電波行進路線會逐漸彎曲而慢慢衰減。地球是良導體,地球表面會因地表波的播引起感應電流,因地表波在傳播過程中有能量流失現象。
視距傳輸應用在較短的傳輸距離,電波的傳輸以直線方向為主,發射天線與接收天線之間直接經由空氣傳播,採用視距傳輸的超短波與微波,兩者都是非常短的,容易受到障礙物的阻擋,尤其受制於地球圓弧的地形,為了增大傳輸距離,發射天線和接收天線必須建得很高,實際上最高為十公里的高度。
散射傳輸利用無線電波在大氣層的對流層和電離層之間,產生散射作用以進行傳輸,傳輸距離相當,用來做遠距離的無線通訊。