說(shuō)道微波通信，大家也許說(shuō)不清是怎么回事，可要說(shuō)到雷達(dá)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)播電視節(jié)目,大家一定不會(huì)陌生。實(shí)際上,雷達(dá)和通信衛(wèi)星都是利用微波來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的。
那么,為什么讓微波擔(dān)當(dāng)遠(yuǎn)距離通信的重任呢?實(shí)際上,微波屬于電磁波,它和長(zhǎng)波、中波、短波都是電磁波家族的成員?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),微波頻段的帶寬極寬,它是全部長(zhǎng)波、中波和短波頻段總和的1000倍般短波通信設(shè)備,只能容納幾個(gè)話路同時(shí)通信,而一套微波通信設(shè)備可以讓幾千個(gè)話路同時(shí)工作。由于電視圖像信號(hào)占用很寬的頻帶,因此,傳輸電視信號(hào)非它莫屬。此外,微波波束很窄,方向性很強(qiáng),使用較低的功率就可將信號(hào)傳得很遠(yuǎn),而且,方向性強(qiáng)的好處還在于可以減弱通信中互相干擾的現(xiàn)象。由于微波通信具有頻帶寬、攜帶信息量大、受外界干擾小、建站快、投資較少等優(yōu)點(diǎn),人們?cè)缇拖胍晕⒉ㄗ鳛橥ㄐ诺膫鬏斒侄巍?/span>
但是,微波波長(zhǎng)很短,只有1毫米至1米。在傳輸信號(hào)的長(zhǎng)途旅行中,它既不像長(zhǎng)波那樣,遇到障礙物時(shí)可以邁開“長(zhǎng)腿”,翻山越嶺;也不像短波那樣,可以利用空中的電離層來(lái)回反射電磁波,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。微波具有近似光波的特性,像光線一樣,傳輸路線是徑直向前的,而且,它的反跳能力極強(qiáng),一遇到阻擋物,就被反射回來(lái)。因此,微波只能在空中傳播。大家知道,地球是圓形的,而微波只能視距傳播,不能順著地球的圓弧傳播。也就是說(shuō),微波的傳輸距離只能限制在可以互相看得見的兩點(diǎn)這樣一個(gè)范圍內(nèi)。即使將發(fā)射天線架設(shè)在40米高的山上,微波也被地球的“大肚子”所阻擋,傳輸距離只有50多千米。
有沒有辦法讓微波跑得更遠(yuǎn)呢?
科學(xué)家們想到了“接力賽跑”的辦法。參加過(guò)運(yùn)動(dòng)會(huì)的同學(xué)都很熟悉接力賽跑吧。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的接力賽跑中,小小接力棒在運(yùn)動(dòng)員手中傳遞著,每個(gè)人以最快的速度,跑完各自的路程,接力棒被用最快的速度傳到終點(diǎn)。為了將信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方,微波通信也采用了接力賽跑的方式。人們每隔四五十千米,就建立一個(gè)微波中繼站;一連串的“微波中繼站”,就像古代的烽火臺(tái)一樣,每個(gè)中繼站都有高聳的天線,把上一個(gè)中繼站的信號(hào)接收下來(lái),加以放大,再傳送給下一個(gè)中繼站。就這樣,一站接一站地傳送下去,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的通信。
為什么要用衛(wèi)星進(jìn)行通信？
我們知道,微波通信采用接力的辦法,通過(guò)建立中繼站實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的通信。但是,這種方式也有很大的缺點(diǎn)。因?yàn)榈厍蛏嫌行┑胤绞菬o(wú)法建立中繼站的。比如,從我國(guó)的北京到美國(guó)的紐約,距離有上萬(wàn)千米,中間隔著波濤洶涌的太平洋,如果每隔四五十千米,建立一個(gè)中繼站,就得在海上建兩百多個(gè)站,這是不可能做到的。
利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的思想,最早是由英國(guó)科學(xué)家、預(yù)言家克拉克提出的。1945年2月,克拉克發(fā)表了一篇《地球外的中繼站》的科學(xué)預(yù)言論文。他提出利用人造地球衛(wèi)星作為傳送微波信息的中繼站,將衛(wèi)星放到赤道上空約36000千米的同步軌道上。這樣,一顆衛(wèi)星上的中繼站所轉(zhuǎn)發(fā)的微波,可以覆蓋大約三分之一的地球表面。如果布放三顆等距離同步衛(wèi)星,全球衛(wèi)星通信即可實(shí)現(xiàn)。
1965年4月6日,第一顆通信衛(wèi)星發(fā)射成功。從此,人類真正在天上建立了“中繼站”。衛(wèi)星通信是由一個(gè)地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào),經(jīng)過(guò)衛(wèi)星的放大變頻等處理,再轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)地面站。一般來(lái)說(shuō),經(jīng)衛(wèi)星的這一“跳”,最遠(yuǎn)的通信距離可達(dá)13000千米,三“跳”即可繞地球一周。
