无线通信

无线通信（wireless communication）利用电磁波的辐射和空间传播来传送信息的通信方式。包括：短波通信、超短波通信、微波通信、红外通信，以及移动通信、卫星通信等。用于提供固定通信和移动通信服务。

简史 1831年英国M·法拉第发现电流可以产生磁场。1873年英国的J·C·麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并证明它是以光速传播的。1887年德国的H·R·赫兹用实验的方法证明了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论，从而为无线电波的应用奠定了基础。受赫兹电磁波实验的启发，1895年意大利的G·马可尼进行无线通信的实验，实现了接收莫尔斯电报码的通信。同年，俄国A·C·.波波夫也独立地进行了用电磁波传送莫尔斯电报码的实验。20世纪的最初10年，用长波和中波波段实现了越洋无线通信。20世纪20年代，用短波实现了长距离的无线通信。30年代，开始用超短波实现无线通信。40年代发现微波，并开始发展微波接力通信。50年代，提出并实现了对流层散射超远距离通信。60年代中期，利用人造卫星进行转发无线电信号，成功地实现了地球站之间的通信，从而产生了卫星通信，并成为跨洋的洲际通信和国际通信的重要手段。70年代至80年代，推出了无线移动通信系统。90年代，又推出数字无线移动通信系统。90年代末，利用中、低轨道卫星构成覆盖全球的卫星移动通信系统。

中国于1899年在广州、马口、前山、威远各要塞及舰船上设置了无线电台。1912年在张家口、武汉、吴淞、福州、广州开通无线电报。1923年中国建立喀什噶尔电台，与印度通报。1930年建成上海国际电台，开通与旧金山、柏林、巴黎直达电报。20世纪50年代，无线通信得到迅速发展，开通国际、国内电报和电话等多种业务。60年代，开始发展微波通信。70年代开始建立卫星通信，并于1984年发射了中国第一颗试验通信卫星。

铁路无线通信 利用无线通信方式来传送铁路运输经营管理、生产建设过程中业务信息的通信。早在20世纪20年代，一些国家的铁路开始了机车与地面之间的无线通信试验。40年代，相继在列车上装置了电子管的中、短波的无线电话，开创了铁路移动通信。60年代，采用了晶体管的无线电话，工作频率向甚高频（VHF）和特高频（UHF）发展。70年代，采用了大规模集成电路和微处理机技术，极大地提高了移动通信设备的可靠性、灵活性，并使通信功能更加完善。

中国铁路无线移动通信，始于20世纪50年代。1953年开始试验安装无线调车电话。列车无线调度电话和站场无线调度电话采用工作频率为2 MHz和40MHz的电子管设备。自1970年，列车无线调度电话全部改用工作频率为150MHz和450MHz的晶体管设备。80年代，无线电对讲机用于铁路各个部门，提供无线电话对讲通信。90年代，引入了具有很强调度功能并能与地区电话网（或市话网）接续的集群通信系统。2000年以来，开展了基于GSM-R的新一代铁路综合移动通信系统的研究和试验。

20世纪60年代中期，在北京一天津间开通了60路微波数据接力通信。1977年开通了300路微波接力通信。进入90年代.，数字微波接力通信得到了长足的发展。

20世纪80年代晚期和90年代初期，先后建立了卫星小数据站和卫星小电话站，分别提供了卫星数据通信业务和卫星小电话站，分别提供了卫星数据通信业务和卫星电话业务。90年代后期，建立了联结铁道部和各铁路局及分局间的卫星通信网，经过固定地球站和可搬动地球站提供卫星话音、数据、会议电视等通信业务。在这期间，1992年进行了列车卫星移动通信和卫星列车定位的试验。

电磁波 电荷产生电场，电流产生磁场，它们交替消长形成的振荡可在周围空间产生电场与磁场相互垂直的以光速向四周辐射的电磁波。电磁波以直线形式在均匀介质中传播，遇到不同介质或障碍物会产生反射、吸收、折射、绕射或极化偏转等现象。电磁波包括无电波和光波。无线电波的波长不同的波段，如下表所示。

无线电波段和频段名称表

无线通信分类 利用无线电波传送信息的通信方式，称为无线电通信。利用光波传送信息的通信方式称为光通信。利用红外光（红外线）传送信息的通信方式称为红外线通信。利用激光传送信息的通信方式称为激光通信。

无线电通信原理 发送端将用户信息加载到快速振荡的电信号上（调制），生成载有用户信息的可以辐射的电磁波（已调波），利用电磁波以光速传播的特性，将用户信息快速传送到远方。接收端将收到的电磁波（已调波）变换成电信号，并将所载的用户信息取出（解调）送给受信者。其中，加载的过程称为调制，调制后的无线电波称为已调波，从已调波中提取还原信息的过程称为反调制或解调，无线电波传播的媒质称为信道。

无线电通信系统 由发送端的发射机和发射天线、无线传输信道、接收端的接收天线和接收机组成。发射机完成调制功能，发射天线将已调波以无线波形式辐射出去。接收天线将无线电波转换为电信号，接收机完成解调功能。

发射机一般由振荡器、放大器、调制器、变频器和功率放大器等组成。发射天线必须与发射机的输出阻抗相匹配，使无线电波能以最高的效率辐射到空间。

接收机一般由前置放大器、变频器、本地振荡器、中频放大器、解调器和低频放大器等组成。

无线电通信分类 无线电通信按所用的无线电波的波段不同，可分为甚长波通信、长波通信、中波通信、短波通信、超短波通信和微波通信等。按用户是否移动可分为固定通信和移动通信。按接力站是否在地面可分为卫星（中继）通信和地面（中继）通信。

长波通信 利用波长大于1 km（频率低于300kHz）的电磁波传送信息的通信方式。长波通信可细分为长波、甚长波、超长波、极长波通信。波长越长传播衰耗越小，穿透海水和土壤的能力也越强，但相应的大气噪声也越大。随着工作波长的增大，其发射天线尺寸也越大，超长被发射天线的长度可达数十甚至上百公里（由两端接地的导线组成）。

长波波长为1～10 km，主要沿地球表面以地波传播，陆地传播距离为几十至几百公里，海面传播距离可达数百至数千公里。长波通信只能传电报或低速数据。

甚长波波长为10～100 km，主要靠大地与电离层（低层）形成的波导进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。甚长波穿透海水能力较强，适用于水下通信。甚长波通信只能传电报或几十波特的低速数据。

超长波波长为100～1 000 km，其传播衰减很小，穿透海水能力很强河深达100 m以上，用于远距离和大深度下航行的战略导弹核舰艇通信。超长波通信传输速率很低，1个码元长达30多秒。

极长波波长大于100 000 km，其在陆地和海水中的传播衰减都很小，适用于数百米水下的舰艇间通信。极长波通信虽然用常规手段很难实现，但是很有应用前途。

中波通信 利用波长100～1 000 m（频率为300～3 000 kHz）的电磁波传送信息的通信方式。中波在白天主要靠地波传播，在夜间则增加了由电离层（E层）反射的天波传播。中波的传播稳定，为早期无线通信的主要通信波段。20纪20年代，中波被用于广播和导航。

短波通信 也称高频通信，主要靠电离层反射的天波传播实现远距离通信。通信受电离层变化的影响十分严重但随着对电离层变化规律的了解以及对短波信道的频率自适应技术的发展，短波通信质量有了很大提高。由于短波通信具有设备较简单、机动性大，特别是电离层的不可摧毁性，使得短波通信在军事通信、应急通信中得到发展。

超短波通信 主要以直线方式传播，考虑地球曲率，其直线传播距离等于视距，视距传输距离约为50 km.。实际通信距离一般涉及很多因素，如地面吸收、天线高度等。超短波具有较宽的频谱，多用于移动通信和电视广播。

微波通信 空间微波以直线方式传播，地面传输距离与超短波相同，约为50 km。更长距离通信时需设接力站，构成微波接力通信。用卫星作接力站则构成卫星通信。微波也可沿波导传播。微波波段具有极宽的频谱，所以微波通信可以提供更大容量的传输能力。

无线电通信特点 具有开放性、灵活性、易干扰性。

开放性 无线电波在空间传播，使无线通信信道具有开放性。优点是特别适用于覆盖区域性或全球性的广播信道通信，如卫星通信、移动通信等；缺点是易于被截获（窃听）。

灵活性 无线电波的空间传播，使无线通信网的网络构成具有灵活性。适用于网络拓扑、网络节点多变的网络，如卫星网、短波网、野战移动网等。

易干扰性 无线电波的空间传播，使无线通信易受外界干扰，包括自然干扰和人为干扰。自然干扰，例如：太阳黑子、磁暴、电离层骚动、雷电等对短波通信的影响；气候、环球、地形对超短波通信的影响；大气折射、地面反射、雨雪云雾等式对微波通信的影响。人为干扰，例如：工业性干扰、系统间干扰、核爆炸、敌方蓄意干扰等。

无线通信的技术特点在于：开放性引起的多址连接技术；灵活性带来的网络管理技术；易干扰性引发的抗衰落、抗多径、抗干扰、抗截获（保密）、抗摧毁技术。

现代无线通信技术使无线电通信成为可靠、高效的通信手段，广泛应用于民用和军事通信中。在移动通信中，无线通线是惟一的不可替代的通信手段。

发展趋势 主要体现在如下几个方面：①开发新频段。开发、应用波长更短的波段，以提供更大的通信容量。②数字化。包括电路的数字化，系统的数字化，网络的数字化。③软件无线电。无线电设备由具有可编程性的公共硬件平台和软件构成。通过公共硬件平台可将各种标准化的功能模块连接起来，通过软件加载可实现各种无线通信系统的功能。④个人移动通信，无线通信网络将与有线通信网络相结合，构成覆盖为全球的人人通信系统。