无线通信基础知识2：电磁波频谱的划分
电磁波频谱的划分：
1、甚低频(VLF)3 kHz~30 kHz，对应电磁波的波长为甚长波100 km~10 km；
2、低频(LF)30 kHz ~300 kHz，对应电磁波的波长为长波10 km~1 km；
3、中频(MF)300 kHz~3000 kHz，对应电磁波的波长为中波1000 m~100 m；
4、高频(HF)3 MHz~30 MHz，对应电磁波的波长为短波100 m~10 m；
5、甚高频(VHF)30 MHz~300 MHz，对应电磁波的波长为米波10 m~1 m；
6、特高频(UHF)300 MHz~3000 MHz，对应电磁波的波长为分米波100cm~10 cm；
7、超高频(SHF)3 GHz~30 GHz，对应电磁波的波长为厘米波10 cm~1 cm；
8、极高频(EHF)30 GHz~300 GHz，对应电磁波的波长为毫米波10 mm~1 mm；
9、至高频(ZHF)300 GHz~3000 GHz，，对应电磁波的波长为丝米波1 mm~0.1 mm。
长波通信：
长波通信的历史，可追溯到1901年意大利物理学家G.马可尼进行的跨越大西洋的越洋通信试验。1925年后，由于发现短波能靠电离层反射进行远距离传播，才逐步用短波通信取代一般的长波通信。第二次世界大战中，因对潜艇通信的需要，而又重视发展长波通信。随着导弹、核武器的发展，导致越来越多的军事设施转入地下，长波地下通信将是保障地下指挥所和坑道间应急通信的重要手段。
长波波段通信也称低频(LF)通信。长波指波长范围为10~1km(频率为30~300kHz)的电磁波。长波主要用地波形式传播。天波虽可由电离层反射，传播较远，但电离层吸收强，且低层参数变化大，极不稳定，只会导致干涉和衰落;地波传播主要与大地的导电率有关，传播比较稳定，在陆地一般传播距离为几十到几百公里，当天波、地波同时存在时会产生干涉现象。地波在海面上传播时，海水导电率高，衰减较小，传播距离比陆地要远的多，可达数百到数千公里。在频段高端(150~300kHz)，大气噪声较小，天线效率较高，可通电话和电报，被广泛用于海上通信，有的国家也用于广播。长波具有穿透岩石和土壤的能力，也用于地下通信，在频段低端(30~60kHZ)，电磁波能穿透一定深度的海水，可以用于对水下舰艇的通信;但因频带窄，只能通电报或低速数据，频率为100kHz的电磁波，被用于传播罗兰C导航信号、标准时间和标准频率的信号。
甚长波通信也称甚低频(VLF)通信。甚长波指波长范围为100km~l0km(频率为3~30kHz)的电磁波。甚长波通信通常使用10~30kHz频段。甚长波的波长比长波更长，传播衰减更小，在远距离通信时主要靠大地与低电离层间形成的波导进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。波导传播中也存在多摸干涉现象，虽带来幅度、相位等波动，但这一频段的电磁波传播比较稳定，受电离层骚扰和高空核爆炸的影响较小，通信可靠。甚长波穿透海水能力较强，适用于对水下舰艇的远距离通信、海面舰艇的通信、以及时间和频率标准的广播。10kHz左右的甚长波也被用于传播奥米加无线电导航信号。这一频段大气噪声干扰大、波长长、天线效率较低，发信机功率较大(一般从十几千瓦到数兆瓦)，天线尺寸也很大。甚长波通信的特点是系统庞大、占地广、功率大、造价高、天线回路Q值高、天线电压高、通带较窄，只能通电报或低速数据，速率一般为数十波特。
中波通信：
中波通信利用波长为1000~100m(频率为300~3 000kHz)的电磁波进行的无线电通信，又称中频通信。在白天电离层D层对中波吸收强烈，难以利用天波传播，只能靠地波传播。夜间D层消失，E层的电子密度下降，高度上升，吸收减小，电磁波可由E层反射，此时中波除靠地波传播外，还靠天波传播。中波靠地面波和天空波两种方式进行传播。在传播过程中，地波和天波同时存在，有时会给接收造成困难，故传输距离不会很远，一般为几百公里。主要用作近距离本地无线电广播、海上通信，无线电导航以及飞机上的通信等。
(1)中波传播的日变化规律是:白天场强完全由地波分量决定，夜间则增加了天波分量。根据天波与地波场强的相对大小，可分为以下三个区域:离发信台较近的场稳定区。此区域接收点的场强取决于地波，基本不受天波影响，广泛用于无线电广播。离发信台较远的衰落区。此地区，白天只有地波到达，夜间则出现天波，且强度可与地波相比，接收点的场强是二者的合成。由于电离层的电子密度与高度随机变化，天波行程与强度也随之改变，从而造成合成场强的随机起伏，起伏间隔在数秒到数十秒范围内，场强变化可达几十倍，这种现象称为衰落。离发信台更远的跨越区。此地区地波已不能到达，白天收不到信号，夜间则可以收到较强的但也存在较小衰落的天波信号。
(2)中波信号场强的年变化很小。地波传播几乎不受季节变化的影响，反射天波的E层夜间年变化也很小。但在夏秋雷雨季节天电噪声电平增高，使得信噪比降低，通信效果变差。
短波通信：
短波频率在3~30兆赫之间，所以它主要利用电离层反射传播，传播距离环绕地球。短波通信发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通信的主要手段。由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。但是，随着技术进步，特别是自适应技术、猝发传输技术、数字信号处理技术、差错控制技术、扩频技术，超大规模集成电路技术和微处理器的出现和应用，使短波通信进入了一个崭新的发展阶段，在1988年短波通信设备的销售额达到了其历史最高水平。同时短波通信设备使用方便，组网灵活，价格低廉，抗毁性强等固有优点，仍然是支撑短波通信战略地位的重要因素。
尽管新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有淘汰，还在不断快速发展。因为它有着其它通信系统不具备的优点。首先，短波是是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，如果发生战争或灾害，各种通信网络都会受到破坏，卫星也会受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无法媲美。其次，在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波。另外，与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。
微波通信：
VHF和UHF称为微波通信，VHF和UHF多数是用作电台及电视台广播，移动通信，同时又是航空和航海的沟通频道。VHF和UHF主要是作较短途的传送，和高频(HF)不同的是，电离层通常不会反射VHF和UHF的信号,而且甚高频常常会受环境因素(如:地形)影响其信号。
在不同频段内的频率传播特性不同，频率越小，传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力越强，但低频频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视和寻呼等系统。高频段频率资源丰富，系统容量大；但频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越小，绕射能力越弱，实现的技术难度越大，系统的成本也相应提高。VHF和UHF与其它频段相比，在覆盖效果和容量之间这种的比较好，被广泛应用于移动通信领域。
穿透与贯穿：
波长越长，绕射的能力越强（穿透），例如无限电波可以绕过高楼大厦传播、红灯的灯光比绿光和黄光更能穿透雾霭传播到远处以提醒司机；波长越短，波的能量越大，贯穿能力越强，例如X光可贯穿皮肤、骨骼,紫外线能杀死细菌、强的紫外线能引起皮肤癌、穿越电离层等。
根据：波速=波长*频率（频率和波长成反比例关系），则，
f=230MHz， 波长越长，绕射能力越强，穿透能力越强，信号损失衰减越小，传输距离越远，实现信号广覆盖。
f=1800MHz，波长越短，直射能力越强，贯穿能力越强，信号损失衰减越大，传输距离越短，杀伤力越强，实现信号局域覆盖。
注意事项：
1、波的频率和波长满足关系式：波速=波长×频率，所以频率不同的电磁波在真空中具有不同的波长。
2、电磁波在空间是向各个方向传播的，所有这些电磁波仅在波长（或频率）上有所差别，而在本质上完全相同，且波长不同的电磁波在真空中的传播速度都是电磁波的传播速度，即等于光速，是3x10e8米／秒。在空气中和在真空中近似。
3、不同频率(或不同波长)的电磁波的传播速度都相同，电磁波的频率愈高，相应的波长就越短。所以频率较大的电磁波，波长较短。无线电波的波长最长（频率最低），而射线的波长最短（频率最高）。
4、无线电频谱：通常无线电波所指的是从极低频10KHz到极超高频的顶点30GHz（Giga Hertz），因为超出这个范围以外的无线电频谱，其特性便有很大不同了，例如光线、X射线等。
5、关于穿透性，波长越长，频率越低，穿透性越好（衍射，入和出不是同一个微波粒子）。
6、频率越高，波长越短，能量越大，贯穿能力越强（同物体内部穿过，入和出是同一个微波粒子，如X射线Y射线）。且频率高带宽大，传输速率高，传播距离近（衍射能力弱，能量在贯穿过程中消耗）。