說道微波通信，大家也許說不清是怎么回事，可要說到雷達、衛(wèi)星轉(zhuǎn)播電視節(jié)目,大家一定不會陌生。實際上,雷達和通信衛(wèi)星都是利用微波來發(fā)現(xiàn)目標、進行遠距離通信的。
那么,為什么讓微波擔(dān)當(dāng)遠距離通信的重任呢?實際上,微波屬于電磁波,它和長波、中波、短波都是電磁波家族的成員。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),微波頻段的帶寬極寬,它是全部長波、中波和短波頻段總和的1000倍般短波通信設(shè)備,只能容納幾個話路同時通信,而一套微波通信設(shè)備可以讓幾千個話路同時工作。由于電視圖像信號占用很寬的頻帶,因此,傳輸電視信號非它莫屬。此外,微波波束很窄,方向性很強,使用較低的功率就可將信號傳得很遠,而且,方向性強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,人們早就想以微波作為通信的傳輸手段。
但是,微波波長很短,只有1毫米至1米。在傳輸信號的長途旅行中,它既不像長波那樣,遇到障礙物時可以邁開“長腿”,翻山越嶺;也不像短波那樣,可以利用空中的電離層來回反射電磁波,實現(xiàn)遠距離通信。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,一遇到阻擋物,就被反射回來。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,微波的傳輸距離只能限制在可以互相看得見的兩點這樣一個范圍內(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呢?
科學(xué)家們想到了“接力賽跑”的辦法。參加過運動會的同學(xué)都很熟悉接力賽跑吧。在競爭激烈的接力賽跑中,小小接力棒在運動員手中傳遞著,每個人以最快的速度,跑完各自的路程,接力棒被用最快的速度傳到終點。為了將信號傳送到遠方,微波通信也采用了接力賽跑的方式。人們每隔四五十千米,就建立一個微波中繼站;一連串的“微波中繼站”,就像古代的烽火臺一樣,每個中繼站都有高聳的天線,把上一個中繼站的信號接收下來,加以放大,再傳送給下一個中繼站。就這樣,一站接一站地傳送下去,實現(xiàn)了遠距離的通信。
為什么要用衛(wèi)星進行通信？
我們知道,微波通信采用接力的辦法,通過建立中繼站實現(xiàn)了遠距離的通信。但是,這種方式也有很大的缺點。因為地球上有些地方是無法建立中繼站的。比如,從我國的北京到美國的紐約,距離有上萬千米,中間隔著波濤洶涌的太平洋,如果每隔四五十千米,建立一個中繼站,就得在海上建兩百多個站,這是不可能做到的。
利用衛(wèi)星進行通信的思想,最早是由英國科學(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)星通信即可實現(xiàn)。
1965年4月6日,**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)星通信是由一個地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號,經(jīng)過衛(wèi)星的放大變頻等處理,再轉(zhuǎn)發(fā)給另一個地面站。一般來說,經(jīng)衛(wèi)星的這一“跳”,最遠的通信距離可達13000千米,三“跳”即可繞地球一周。
