通信过程天线的原理

news2024/11/22 11:24:32

文章目录

  • 电场
    • 电场的作用
  • 磁场
  • 电磁波
    • 电磁波怎么表示0与1
  • 引用文章

电场

电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。
静止电荷在其周围空间产生的电场,称为静电场;

电场的作用

电荷产生电场:任何电荷周围都存在电场。正电荷产生的电场方向是向外辐射状的,而负电荷产生的电场方向是向内汇聚状的。
电场力的产生:当把一个正电荷放入另一个正电荷的电场中时,它会受到向外的排斥力,因为它受到的电场力的方向与电场方向相同;当把一个负电荷放入正电荷的电场中时,它受到的电场力方向与正电荷电场的方向相反,即指向正电荷,所以正负电荷会相互吸引。同理,正电荷在负电荷的电场中也会受到指向负电荷的力。

如图为两个正负电荷静止状态时的静电场
在这你里插入图片描述

磁场

变化的电场产生磁场:根据麦克斯韦方程组,变化的电场会在其周围空间激发磁场。例如,在电容器充电和放电的过程中,电容器内部的电场是变化的,这种变化的电场会在电容器周围产生磁场。

电磁波

当两个正负电荷互相靠近时, 就会引起电场的变化,
正负电荷互相靠近时, 电场线会被挤压并向外弹出,
在这里插入图片描述
如图为天线结构模拟正负电荷不断靠近的电场线运动.
在这里插入图片描述

电场变化又产生磁场, 形成电磁波.
如图为电磁场运动, 电场方向, 磁场方向
在这里插入图片描述
电磁波的传播方向、电场方向和磁场方向是互相垂直的假设电磁波的传播方向向右,电场矢量方向是上下振动,磁场矢量方向是里外振动,所以所磁场,电场及其行进方向三者互相垂直.

天线接收电磁波瑟发射电磁波是一个反向的过程.

电磁波怎么表示0与1

  1. 调幅 (AM)
    基本原理:
    在这种调制方式中,利用电磁波振幅的变化来表示数字信号。
    当要表示数字 “1” 时,电磁波具有较高的振幅;当要表示数字 “0” 时,电磁波具有较低的振幅或者零振幅。
    示例:
    假设我们有一个载波信号(电磁波),其频率是固定的。在某一时间段内,如果我们想发送数字 “1”,就保持这个载波信号的振幅为 A;如果要发送数字 “0”,就将振幅调整为 0 或者一个较小的值 a(a << A)。
  2. 调频(FM)
    基本原理:
    依靠改变电磁波的频率来区分 0 和 1。
    发送 “1” 时使用一个特定的高频载波信号,发送 “0” 时使用一个特定的低频载波信号。
    示例:
    例如,设定高频 f1 表示数字 “1”,低频 f2 表示数字 “0”。在数据传输过程中,根据要发送的数字在这两个频率之间切换载波信号的频率。
  3. 相位调制(PM)
    基本原理:
    利用电磁波相位的变化来表示信息。
    最常见的是二进制相移键控(BPSK),其中相位为 0 表示 “0”,相位为 180 度(π 弧度)表示 “1”。
    示例:
    对于一个正弦波载波信号,如果在某一时刻要发送数字 “1”,就将载波信号的相位反转 180 度;如果发送数字 “0”,则保持相位不变。
    详情可参考这篇文章, 从1G到5G的传输都讲了
  4. 正交幅度调制(QAM - Quadrature Amplitude Modulation)
    基本原理:
    它结合了振幅和相位的变化来表示数字信号。
    通过在不同的相位和振幅组合上定义不同的符号,每个符号可以表示多个比特信息。
    例如在 16 - QAM 中,有 16 种不同的相位和振幅组合,可以表示 4 位二进制信息(从 0000 到 1111)。
    示例:
    可以构建一个星座图,在这个图上不同的点代表不同的相位和振幅组合。例如,一个特定的点(特定的相位和振幅)可能代表 0101,另一个点代表 1010 等。

引用文章

百度知道
天线究竟是如何工作的?
作者:帅得不敢出门

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