电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用分析

电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用分析

王金平

身份证号：610111198911094517

摘要：信息时代下无线通讯成为人们主要的交流方式，电子通信技术在其中发挥着重要作用，相较于传统有线通讯，无线电子通讯更符合当代大众的生活工作需要，提供便利的同时提升通讯效率。随着社会与技术发展，人们对通讯质量提出更高要求，影响电子通信的关键因素在于电磁信号，而电磁信号由电磁场、电磁波所决定，因此需重视电磁场和电磁波的运用合理性。基于此，本文对电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用进行分析。

关键词：电磁场；电磁波；通信技术；应用

引言

当前人们在生活工作中所运用的电脑、手机等电子产品都依托于电子通信技术的支持，可见电子通信技术对社会的广泛影响，为满足社会需求电子通信技术也面临更高要求，需进一步提高电子通讯的稳定性和质量[1]。而这需要从电磁信号方面进行考虑，认识到电磁场与电磁波在加速信息传播、稳定电磁信号方面的作用，为保证电磁场与电磁波作用的发挥，对其在电子通信技术中的应用进行探究是非常必要的。

一、电磁场与电磁波概述

（一）电磁场

电磁场是指带电物体所自有的一种物理磁场，且带电物体与所形成的物理电磁场之间会产生相互作用，进而还会形成磁力物质、电力物质，构成整个电力磁场。电磁场的运行依靠的是自身强弱变化与带电粒子的变速运动，在长时间的运行中受到静态电磁场和时变电磁场差异影响而出现物质效应，这在工业开发与发展中是关键要素。从电磁场的构成来看，包括两个部分，即电力物质和磁力物质，运用电磁场时需特殊表示电力物质强度E、磁性物质密度B，根据电磁场产生理论，电力物质和磁力物质之间是存在密切相关性的。电力物质受到时变因素影响会促使磁力物质形成，磁力物质对电力物质形成也有影响作用，随时间变化电力物质会与磁力物质产生相互摩擦，电磁场中相互运动变得强烈，随之生成电磁波，在无遮挡前提下其传输速度为c=3×108m/s[2]。

（二）电磁波

电磁波是麦克斯韦在19世纪60年代所提出的，其存在被证实是赫兹得出的实验结论。电磁波是以波的形式在相同且垂直的电场与磁场中运动传播的，其传播移动的方向是垂直于电场和磁场的，且其波存在波粒二象性。电磁波的突出特征在于频率，通过对频率顺序的明确按照相应规律将电磁波依次排列后就形成了电磁波谱，其中当排列顺序为高频到低频时，即为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波与无线电波的顺序。电磁波的传播并不依靠介质，但在不同介质中同样频率的电磁波会呈现差异化的传播速度，同样介质中不同频率的电磁波也会呈现差异化传播速度，其中同种介质中电磁波传播速度和其频率是反比的，即当电磁波频率较小时其传播速度较快，反之其传播速度较慢[3]。基于这一特征，电磁波在同种介质中可直线传播。

二、电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用

（一）在移动通讯中应用电磁场与电磁波

移动通讯是电磁场与电磁波在电子通信技术中最常见的应用形态，因为当前移动通讯是人们生活工作中最主要的通讯方式。随着科学技术发展，以及4G、5G技术等的广泛运用，促使移动通讯产业获得新发展，我国在相关技术研发方面已经处于世界领先地位，无论是基于4G的通讯还是5G的通讯，其都是根据电磁波理论形成的，且5G通讯技术的通信效率更高，也是当前备受关注的通讯技术。在5G技术中所运用的电磁波通信波段较高，为超高频段，因而5G技术拥有较快的电磁波传播速度，这也是其通信效率较高的原因。电磁波相关理论中明确当电磁波的波段范围越大其波长就越小，当波段范围越小其波长就越大，二者呈反比例的关系。相较于4G技术，5G技术让通信效率和质量都实现进一步提升，但也不能忽视5G技术的稳定性是需要通信基站为支撑的，为确保通信质量则需增加通信基站的建设，这需要投入一定成本，对5G技术的普及产生影响。而根据电磁场和电磁波理论，5G技术通信基站模式得到创新，形成了一种新型模式，即微基站，成本较小、易于建设，正是在微基站基础上推动了5G技术的广泛运用[4]。

（二）在微波通信中应用电磁场与电磁波

微波是电磁波的重要组成部分，频率在300MHz~300GHz之间的电磁波为微波，其具有较强的穿透性和吸收性，能直接穿透玻璃、瓷器等物质，在空气中也能实现光速传播，因而通过微波频率能够为通信加载较多样的信息，还能进一步扩大无线电波的通信范围。但是微波在空间传输中会因微波长限制因素发生损耗，再加上外部不确定因素的干扰会导致传播范围的缩小，当传播距离超过50km时若要实现持续性的传输则要依靠中继站来进一步延伸传输范围并提高通信质量。因此，在微波通讯中需重视中继站的布局设置，同时重视分路站、枢纽站和终端站的布设，按照相应的规范标准进行规模建设，一般相互距离不短于50km，并配以相应的设备装置，如监控设备、发信设备等。在微波接力传输中中继方式包括两种，其一是信号被中继站接收后经调制、解调后发送到其他微波站，其二是信号被中继站接收后经变频转换放大后发送到其他微波站。

（三）在卫星通信中应用电磁场与电磁波

近年来各国对卫星通讯技术都十分关注，并开展诸多的研究，电磁场与电磁波在卫星通信技术中也发挥着一定作用。在卫星通信中主要依靠卫星为载体实现信号的传输，以及电磁信息的类型转换，卫星起到了通讯中转站的作用。卫星通讯技术在传输信号过程中有三种不同的方式，分别是地面通讯站、海洋通讯站与大气通讯站，能够接收不同类型的信号，将其转换为有价值的信息。卫星通讯也可以将其通信载体卫星作为特殊中继站使用，将其等同于微波频率，实现信号的传输。通信卫星有着多种类型，如以运行轨道差异为依据区分为低轨道、中轨道和高轨道通信卫星三类，以通信转发器差异为依据区分为无源和有源通信卫星，以姿态稳定方式差异为依据区分为三轴稳定和自旋稳定通信卫星两类，无论哪种类型其在电磁场与电磁波理论基础上都发挥出了中继站作用，实现信号的发射、传输[5]。

结束语

综上，在电子通讯技术中电磁场和电磁波对稳定通讯质量发挥着重要作用，将其应用在移动通信、微波通信与卫星通信中，可优化信息传播速度，保证电磁信号的稳定性，满足人们的通信质量要求。在信息时代不断发展，人们通讯需求不断扩大的背景下，电磁场与电磁波在电子通讯技术中的应用还会继续拓展与创新，而这还需要新概念、新技术的支撑，因而还需进行更深层的研究探讨。

参考文献：

[1]李丹,李彬,谢瑜.电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用研究[J].科技创新与应用,2022,12(05):194-196.

[2]白旭峰,杨艳丽.电磁场和电磁波在电子通信技术中的作用[J].投资与合作,2021(06):201-202.

[3]王长江.探究电子通信技术中电磁场和电磁波的运用[J].现代职业教育,2020(50):160-161.

[4]王文涛,姜汉周,李云龙,等."电磁场与电磁波"在电子通信技术中的应用探讨[J].电子乐园.2019,(2).141.

[5]李爱凤,张萍.基于电磁场与电磁波和微波技术课程的教学改革探索[J].教育现代化.2019,(61).71-72,84.