电磁波的产生与频段划分

这篇文章简单介绍一下电磁波的基本知识。

何谓电磁波？

电磁波是电场强度矢量E和磁场强度矢量H的振动产生的交变电磁场在空间的传播。在电磁波中，每一点的电场强度矢量E和磁场强度矢量H的方向总是互相垂直，且二者还与那里的电磁波传播方向垂直，即电磁波传播的方向跟电场和磁场构成的平面垂直，如图1所示。人们常用频率f、波长λ和波速c来描述电磁波的性质。电磁波在真空（或在空气）中的传播速度c0=3×10^8m/s，电磁波在一个周期内传播的距离叫做波长，记作λ。频率f就是单位时间内电场强度矢量E（或磁场强度矢量H）进行完全振荡的次数，数值上等于周期的倒数，即f=1/T。波长等于电磁波传播速度除以频率，或波速等于波长乘以频率，即c=fλ。

图1 电磁波在介质中传播

电磁波的另一个重要性质是它具有能量。电磁波向空间传播时，它的能量也一起向四面八方传送。因此，振荡电路产生电磁波的过程，同时也是向外辐射能量的过程。在传播的过程中，电磁波所具有的能量要逐渐衰减，不过它在绝缘介质（如空气）中衰减得很慢，因而能传播到很远的地方。

电磁波的频段划分

图2 电磁波的划分

在国际单位制中，波速的单位是m/s（米/秒），波长的单位是m（米），频率的单位是Hz（赫兹）。在电磁波频谱中，按波长由长到短，排列了若干种电磁波类型，波长最长的是无线电波，再短一些是红外线，再后面是可见光，再是紫外线，X射线和伽玛射线。通常把频率在300GHz（1GHz= 10^9Hz）以下或波长在1mm以上的波称为无线电波，而微波吸收里的微波指的是频率范围在300KHz-300GHz的电磁波，属于无线电波的范畴（有的分类将微波和无线电波划为两类）。主要用于广播、电视、卫星或其他通信。

在无线电波中，又根据波长的不同，分为不同波段，如甚高频段 （VHF）频率为30～300MHz，特高频段（UHF）频率为300-3000MHz，超高频段（SHF）频率为3-30GHz。

为了划分得更细，将频率为1-2GHz称为L波段；频率为2-4GHz称为 S波段；频率为4-8GHz称为C波段；频率为8-12GHz称为X波段；频率为12-18GHz称为Ku波段。不同的微波频段具有不同的用途，例如，针对卫星通信的Ku频段（12–18GHz），针对军用雷达的X频段（8–12 GHz），C频段（4–8 GHz） 针对手机信号。