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电磁波是怎么携带信息的为什么电磁波在传播时不会相互干扰

先说下我的答案:电磁波是通过调制解调器来携带信息的,相同频率的电磁波在同一覆盖区域是会互相干扰的的,两部手机同时打电话不干扰是基站技术规避的。下面再从原理上说下理由:

1、电磁波载波原理

①、电磁波的发现和产生

这里得感谢两位伟大的科学家麦克斯韦和赫兹。天才麦克斯韦在1865年完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版。电磁场理论阐述了两个基本观点:

不仅电荷能够产生电场,变化的磁场也能产生电场;不仅电流能够产生磁场,变化的电场也能产生磁场;

这里讲电场和磁场就是我们现在说的电磁波的两种表现形式。但这还仅限于理论,直到1886年,另一位物理学家赫兹通过对电磁学的深入研究并同反复实验,终于首次实现了电磁波的发射和接收,轰动全世界的科学界。

根据前面的麦克斯韦电磁理论,我们只要产生变化的电场就能激发变化的磁场。变化的磁场又会激发电场。这样循环的传递形式就是电磁波。现实中,我们可以通过一个电子振荡器来产生电磁波。在这个最简单的电子电路主要包括电阻、电容、电感和电源。

②、电磁波的载波

我们知道了电磁波的发生。如果我们需要将信号叠加到电磁波上来传输,我们需要用到调制解调器。调制解调器的调制过程就是电磁波的载波过程。它的主要原理是

将有用的数字信号转变成按数字信号规律变化的电磁波,我们叫信号波。用电子震荡器产生的用于发射的电磁波,我们叫它载波。调制解调器将信号波和载波叠加在一起形成新的电磁波,我们叫它信号载波。

以上将信号波和载波合成为信号载波的过程就是电磁波的载波过程,我们也叫它调制过程。这个调制过程主要有两种方法。

●一种是调频

调频就是将信号源的电磁波叠加到发射电磁波过程中,改变发射电磁波的频率。使得发射电磁波的频率在一定范围内变化。比如:叠加音频信号,高音就把频率调高一点,低音就把频率调低一点。最后形成的载波电磁波如下图:

●一种是调幅

调幅就是将信号源的电磁波叠加到发射电磁波过程中,改变电磁波的波幅,使得发射电磁波的波幅在一定范围内变化。同样拿叠加音频信号为例,高音就把波幅调大,低音就把波幅调小。最后形成的载波电磁波就如下图:

这就是电磁波的加载信号的方式,是通过调制解调器来加载的。

2、电磁波的同频干扰

电磁波在空间中传播和我们认识的机械波一样,它会发生反射、折射、衍射、散射。两束电磁波在同一空间相遇也会发生共振,电磁波的这种共振现象我们就叫它电磁波的干扰。电磁波干扰发生的原理和机械波一样。电磁波的干扰听起来比起复杂,我们就从机械波入手。我们知道,两束机械波空中相遇时,在交汇点,两束波的振子如果是同向运动会加强,如果是反向运动则会抵消减弱。

电磁波的干扰和机械波原理类似,当两束电磁波在空中交汇时,电磁波的变化是:

高电位互相叠加就会加强,低电位互相叠加会变的更低电位。如果高低位和低电位叠加会互相抵消,谁比较强,就保留强者的差值。

电磁波发生干扰的条件就是两束电磁波频率有交叉或者相同。同时,频率重叠越大,干扰越大。对于我们的信号载波如果发生干扰的话,里面的载波信号很可能就发生了变化,导致接收终端无法正确收到发射端的信号。这是任何无线通讯都必须想办法规避的。

3、两个人同时打电话不干扰,是基站技术规避的

两个人同时打电话,从电磁波理论上讲确实是会存在同频干扰的。但是,实际我们打电话时很少发生干扰。这是我们的信号基站用了空分多址(MU-MIMO)的技术来想办法减少干扰的。空分多址存技术的原理讲来太过复杂,这里就通俗打个比喻来讲:

1个基站我们比喻成一个灯塔。基站上的天线矩阵比喻成灯塔上的各种探照灯。假设我们这里灯塔上有12个探照灯。每个探照灯还可以发射不同颜色的光(对应电磁波不同的频率)。相同颜色探照灯照到同一个位置就会发生炫目(对应干扰)。那当我们两个人同时需要灯塔照射来通话时,灯塔会开两站探照灯同时开启对不同的人进行照射,而且会采用不同颜色的探照灯来照。这样两个人就可以顺利通话,而且互相不干扰。当然,人越多基站就需要协调的天线和探照灯颜色越多。当达到基站极限时,基站会不再接入新用户。这就是达到了容量极限了。

从上面比喻我们应该大致了解了基站避免干扰的协调办法。主要就是对空间区域进行划分,对频率进行细分。来达到规避同一个区域出现相同频率干扰的情况。

总结

总之,电磁波加载信号是通过调制解调器将信号叠加到载波上去的。而同频的电磁波出现在同一个区域绝对是会干扰的。两个人同时打电话不干扰是基站的空分多址规避的。无线电通讯是非常复杂的,我这里抛砖引玉,希望可以帮到你。如有说的不对的地方,希望大家多多指正。

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穆[mù]

汉语文字

穆(拼音:mù)是汉语常用字,初文见于商代甲骨文。“穆”的古字形通常认为像成熟的稻米籽粒下垂的样子,本义指成熟的庄稼;也有人认为“穆”字是借花朵的华美来表示和美、美好。由美好又引申为和谐、恭敬。穆也用作姓氏。

中文名

汉语拼音

注音字母

ㄇㄨˋ

平水韵部

入声一屋

部首

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