电磁场与电磁波在电子通信技术领域中的应用

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1、电磁场与电磁波在电子通信技术领域中的应用姓名:陈龙学号：20101334051电、磁现象是大自然最重要的物理现象，也是最早被科学家们关心和研究的物理现象。19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象，没有发现电与磁的联系，但是这些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇宙的活力，是宇宙的灵魂，电、磁、光、热是相互联系的。法拉第在谢林的影响下，相信电、磁、光、热是相互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针后，法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用，磁也一定能够对电产生

2、影响。1821年他开始探索磁生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈时，导体线圈中就产生电流。这表明电与磁之间存在着密切的联系。麦克斯韦深入研究并探讨了电与磁之间相互作用的关系，并发展了场的概念。他在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；与变化着的磁场产生电场相对应。在此基础上提出了一组表达电磁现象基本规律的偏微分方程，称为麦克斯韦方程组，成为经典电磁场理论的基本内容。电磁场作为无线电技术的理论基础，集中于三大类应用问题的研究。电磁场（或电磁波）作为能量的一种形式，

3、是当今世界最重要的能源，其研究领域涉及能量的产生、储存、变换、传输和综合利用；电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类社会发布和获取信息的主要手段，主要研究领域为信息的产生、获取、交换、传输、储存、处理、再现和综合利用；电磁波作为探测未知世界的一种重要手段，主要研究领域为电磁波与目标的相互作用特性、目标特征的获取与重建、探测新技术等。1887年，德国科学家赫兹用火花隙激励一个环状天线，用另一个带隙的环状天线接收，证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场理论应用与发展的时代，并且发展成为当代最引人注

4、目的学科之一。1895年意大利马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电报传送实验。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似试验,1899年,无线电报跨越英吉利海峡的试验成功；1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝尔奖金物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期；1876年美国A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话。此后,有线电话便迅速普及开来；1906年美国费森登用50千赫频率发电机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使大西洋航船上的报务员听到

5、了他从波士顿播出的音乐。1919年，第一个定时播发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成。次年，在美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台；1884年德国尼普科夫提出机械扫描电视的设想，1927年，英国贝尔德成功地用电话线路把图像从伦敦传至大西洋中的船上。兹沃霄金在1923和1924年相继发明了摄像管和显像管。1931年，他组装成世界上第一个全电子电视系统；二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。1936年，英国的瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行。有效地警戒了来自德国的轰炸机。1938年，美国研制

6、成第一部能指挥火炮射击的火炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为可能。1944年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。1945年，能消除背景干扰显示运动目标的显示技术的发明,使雷达更加完善。在整个第二次世界大战期间,雷达成了电磁场理论最活跃的部分；1958年美国发射低轨的“斯科尔”卫星成功,这是第一颗用于通信的试验卫星。1964年,借助定点同步通信卫星首次实现了美、欧、非三大洲的通信和电视转播。1965年,第一颗商用定点同步卫星投入运行。1969年,大西洋、太平洋和印度洋上空均已有定点同步通信卫星,卫星地球站已遍布世界各国，这些

7、卫星地球站又和本国或本地区的通信网接通。卫星通信经历10年的发展，终趋于成熟；1957年卫星发射成功后，人们试图将雷达引入卫星，实现以卫星为基地对地球表面及近地空间目标的定位和导航。1958年底，美国开始研究实施这一计划，于1964年研究成功子午仪卫星导航系统。1973年美国提出了由24颗卫星组成的实用系统新方案，即GPS计划。它是英NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的字头缩写NAVSTAR/GPS的简称，其含义是利用导航卫星进行测时和测距。1990年最终的GPS

8、方案是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。电磁场与电磁波理论在人们的需求中一步步地发展应用。当今世界，电子信息系统，不论是通信、雷达