空間波

當(dāng)電波在低空大氣層中傳播時還要受到地面的影響。地球表面的物理結(jié)構(gòu)例如地形起伏和任意尺寸的人造結(jié)構(gòu)等，都會對電波有反射、散射和繞射等作用。特別是在地面視距傳播方式中，地面結(jié)構(gòu)幾何尺寸和波長的比值不同，對電波傳播的影響也不同。如當(dāng)天線高架、地面平滑范圍很大時，往往以反射為主；地面粗糙不平起伏較大時，必須考慮散射影響；當(dāng)天線低架或障礙物尺寸比波長小得多時，則以繞射為主。而在地對空視距傳播中如同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)，由于發(fā)（收）的另一端處于高達(dá)35800km的高空，再加上天線的方向圖較尖銳，因而可以忽略地面的影響。

空間波（電磁）輻射危害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等。

熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機(jī)體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。

非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場即遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能會遭受破壞。

累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發(fā)生累積，久之會成為永久性病態(tài)或危及生命。對于長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發(fā)想不到的病變，應(yīng)引起警惕！

各國科學(xué)家經(jīng)過長期研究證明：長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘、粗糙，甚至導(dǎo)致各類癌癥等；男女生殖能力下降、婦女易患月經(jīng)紊亂、流產(chǎn)、畸胎等癥。

空間波傳播距離限于視距范圍，因此又叫視距傳播。超短波和微波不能被電離層反射，主要是在空間直接傳播。其傳播距離很近，易受高山和高大建筑物阻擋，為了加大傳輸距離，必須架高天線，盡管這樣，傳輸距離也不過50公里左右。

在傳播過程中，它的強(qiáng)度衰減較慢，超短波和微波通信就是利用直射波傳播的。在地面進(jìn)行直射波通信，其接收點(diǎn)的場強(qiáng)由兩路組成：一路由發(fā)射天線直達(dá)接收天線，另一路由地面反射后到達(dá)接收天線，如果天線高度和方向架設(shè)不當(dāng)，容易造成相互干擾（例如電視的重影）。

1929年埃德溫·哈布爾的劃時代預(yù)測：不管你朝哪個方向看，遙遠(yuǎn)的星系一直都在迅速遠(yuǎn)離人群。換句話說，宇宙在膨脹。在換句話能否這樣說：遙遠(yuǎn)的星系，近星系是否圍繞某些一個點(diǎn)作相反的運(yùn)動。當(dāng)然最可能是圓周運(yùn)動。然而這又怎么解釋呢？什么力量使這兩部分運(yùn)動相異呢？大宇宙星系的運(yùn)動從上面看是螺旋狀的運(yùn)動，是否和小分子原子內(nèi)的電子運(yùn)動有共性，這些共性怎么建立起宇宙在運(yùn)動，宇宙的自轉(zhuǎn)會轉(zhuǎn)化為能量嗎？電子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電場，隨著產(chǎn)生磁場（電場和磁場是統(tǒng)一的，一個是微觀一個是宏觀）。大的星系旋轉(zhuǎn)呢？會產(chǎn)生時間和空間的扭曲嗎？如果會，那么時間和空間就是不均勻的。它們像現(xiàn)實(shí)生活中的軟糖一樣密度不會保持恒定。如果保持，是什么力量？它們像軟糖顆粒一樣構(gòu)成了宇宙、時間、和空間。這么一來，宇宙、時間、和空間就是相關(guān)份子顆粒的堆積。那么他們在德布羅意的波動學(xué)中會出現(xiàn)宇宙波、時間波和空間波。

自由空間傳播的菲涅爾區(qū)

理論和實(shí)踐都已證明，可以把電波傳播所經(jīng)歷的空間區(qū)域分成重要的空間區(qū)域和非重要的空間區(qū)域。前者是指對傳播到接收點(diǎn)的能量其主要作用的那部分空間，而后者則是指其余的空間區(qū)域，它對電波傳播的影響不明顯。因此，只要前一種區(qū)域符合自由空間的條件，就可以認(rèn)為電波是在自由空間內(nèi)傳播了。而在工程上常常把第一菲涅爾區(qū)和最小菲涅爾區(qū)當(dāng)作對電波傳播起主要作用的空間區(qū)域，只要它們不被阻擋，就可獲得近似自由空間傳播的條件。

視距距離

由于地球是球形，凸起的地表面會擋住視線。實(shí)際上，直射波傳播所能達(dá)到的距離應(yīng)考慮到大氣的不均勻性對電波傳播軌跡的影響，求視距距離的公式應(yīng)考慮到氣象因子的影響，

視距傳播的基本傳播模型

按對傳播到接收點(diǎn)的能量其主要作用的那部分空間即第一菲涅爾區(qū)是否被地形、地物遮擋來考慮地形對電波傳播的影響。

（1）第一菲涅爾區(qū)完全沒有被遮擋

這時收發(fā)2點(diǎn)之間的距離d滿足d<0.7d0，即處于亮區(qū)當(dāng)中。傳播的衰減中值除了自由空間傳播衰減外，主要考慮地面反射波的干涉衰減Ai。

（2）第一菲涅爾區(qū)被部分遮擋

這時收發(fā)2點(diǎn)之間的距離d滿足0.7d0

這種情況是因?yàn)樘炀€架設(shè)高度不夠高，或通信距離較遠(yuǎn)，接收點(diǎn)落到了陰影區(qū)里。這時傳播主要以繞射為主，具體計(jì)算很復(fù)雜，地形對其的影響還要根據(jù)具體的實(shí)際情況進(jìn)行分析。

微波接力通信是利用空間波傳輸?shù)囊环N通信。由于微波的頻率極高，頻帶很寬，能夠傳送大量的信息，微波通信已被廣泛應(yīng)用。為了加大傳輸距離，在傳送途中，每隔一定距離都要建一個接力站，象接力賽跑一樣，把信息傳到遠(yuǎn)處。地球表面弧度和山地、樓房等障礙物，因此超短波和微波天線要求盡量高架。

空間波通信

調(diào)幅廣播可以傳播音樂和聲音。調(diào)幅廣播采用幅度調(diào)制技術(shù)，即話筒處接受的音量越大則電臺發(fā)射的能量也越大。這樣的信號容易受到諸如閃電或其他干擾源的干擾。調(diào)頻廣播可以比調(diào)幅廣播更高的保真度傳播音樂和聲音。對頻率調(diào)制而言，話筒處接受的音量越大對應(yīng)發(fā)射信號的頻率越高。調(diào)頻廣播工作于甚高頻段（VeryHighFrequency，VHF）。頻段越高，其所擁有的頻率帶寬也越大，因而可以容納更多的電臺。同時，波長越短的無線電波的傳播也越接近于光波直線傳播的特性。調(diào)頻廣播的邊帶可以用來傳播數(shù)字信號如，電臺標(biāo)識、節(jié)目名稱簡介、網(wǎng)址、股市信息等。在有些國家，當(dāng)被移動至一個新的地區(qū)后，調(diào)頻收音機(jī)可以自動根據(jù)邊帶信息自動尋找原來的頻道。

空間波電話

蜂窩電話或移動電話是當(dāng)前最普遍應(yīng)用的無線通信方式。蜂窩電話覆蓋區(qū)通常分為多個小區(qū)。每個小區(qū)由一個基站發(fā)射機(jī)覆蓋。理論上，小區(qū)的形狀為蜂窩狀六邊形，這也是蜂窩電話名稱的來源。當(dāng)前廣泛使用的移動電話系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)包括：GSM，CDMA和TDMA。少數(shù)運(yùn)營商已經(jīng)開始提供下一代的3G移動通信服務(wù)，其主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)為UMTS和CDMA2000。衛(wèi)星電話存在兩種形式：INMARSAT和銥星系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)都提供全球覆蓋服務(wù)。INMARSAT使用地球同步衛(wèi)星，需要定向的高增益天線。銥星則是低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，直接使用手機(jī)天線。

空間波電視

通常的模擬電視信號采用將圖像調(diào)幅，伴音調(diào)頻并合成在同一信號中傳播。數(shù)字電視采用MPEG-2圖像壓縮技術(shù)，由此大約僅需模擬電視信號一半的帶寬。無線電緊急定位信標(biāo)（emergencypositionindicatingradiobeacons，EPIRBs），緊急定位發(fā)射機(jī)或個人定位信標(biāo)是用來在緊急情況下對人員或測量通過衛(wèi)星進(jìn)行定位的小型無線電發(fā)射機(jī)。它的作用是提供給救援人員目標(biāo)的精確位置，以便提供及時的救援。

空間波數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)字微波傳輸設(shè)備、衛(wèi)星等通常采用正交幅度調(diào)制（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）。QAM調(diào)制方式同時利用信號的幅度和相位加載信息。這樣，可以在同樣的帶寬上傳遞更大的數(shù)據(jù)量。IEEE802.11是當(dāng)前無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。它采用2GHz或5GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps或54Mbps。

空間波導(dǎo)航

所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都使用裝備了精確時鐘的衛(wèi)星。導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)其位置和定時信息。接收機(jī)同時接受多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號。接收機(jī)通過測量電波的傳播時間得出它到各個衛(wèi)星的距離，然后計(jì)算得出其精確位置。Loran系統(tǒng)也使用無線電波的傳播時間進(jìn)行定位，不過其發(fā)射臺都位于陸地上。VOR系統(tǒng)通常用于飛行定位。它使用兩臺發(fā)射機(jī)，一臺指向性發(fā)射機(jī)始終發(fā)射并象燈塔的射燈一樣按照固定的速率旋轉(zhuǎn)。當(dāng)指向型發(fā)射機(jī)朝向北方時，另一全向發(fā)射機(jī)會發(fā)射脈沖。飛機(jī)可以接收兩個VOR臺的信號，從而通過推算兩個波束的交點(diǎn)確定其位置。

空間波雷達(dá)

雷達(dá)通過測量反射無線電波的延遲來推算目標(biāo)的距離。并通過反射波的極化和頻率感應(yīng)目標(biāo)的表面類型。導(dǎo)航雷達(dá)使用超短波掃描目標(biāo)區(qū)域。一般掃描頻率為每分鐘兩到四次，通過反射波確定地形。這種技術(shù)通常應(yīng)用在商船和長距離商用飛機(jī)上。多用途雷達(dá)通常使用導(dǎo)航雷達(dá)的頻段。不過，其所發(fā)射的脈沖經(jīng)過調(diào)制和極化以便確定反射體的表面類型。優(yōu)亮的多用途雷達(dá)可以辨別暴雨、陸地、車輛等等。搜索雷達(dá)運(yùn)用短波脈沖掃描目標(biāo)區(qū)域，通常每分鐘2－4次。有些搜索雷達(dá)應(yīng)用多普勒效應(yīng)可以將移動物體同背景中區(qū)分開來。尋的雷達(dá)采用于搜索雷達(dá)類似的原理，不過對較小的區(qū)域進(jìn)行快速反復(fù)掃描，通?？蛇_(dá)每秒鐘幾次。氣象雷達(dá)與搜索雷達(dá)類似，但使用圓極化波以及水滴易于反射的波長。有些氣象雷達(dá)還利用多普勒效應(yīng)測量風(fēng)速。

電磁波自由空間波數(shù)定義：2π的自由空間距離內(nèi)所包含的波長數(shù)，通常用k₀表示。

電磁波自由空間波數(shù)計(jì)算表達(dá)式為：