淺析電磁波傳播的三種方式：地波，天波和視波

上帝用一天的時(shí)間創(chuàng)造了光，給我們整個(gè)世界帶來(lái)了光明。其實(shí)在這一天的中，上帝創(chuàng)造的是完整的電磁波，而可見(jiàn)光只是電磁波頻譜中極小的一部分。

人類(lèi)很早就認(rèn)識(shí)了光，分清了白晝和黑夜的區(qū)別。但是對(duì)于光之外的電磁波，人類(lèi)卻用了很長(zhǎng)的時(shí)間去探究，直到天才科學(xué)家麥克斯韋用數(shù)學(xué)的方式推導(dǎo)出了電磁波的存在，并統(tǒng)一了電磁波和光。隨后，人類(lèi)就開(kāi)啟了利用電磁波的時(shí)代，直到.....

太陽(yáng)光不僅給我們帶來(lái)了光明，還帶來(lái)了溫暖，賦予我們”能量“，我們利用電磁波來(lái)傳遞我們的聲音，圖像，數(shù)據(jù)，直至萬(wàn)物互聯(lián)。

電磁波的頻譜很寬很寬，我們用來(lái)傳遞信息的電磁波稱(chēng)位無(wú)線(xiàn)電波——Radio，而我們射頻工程師的這個(gè)專(zhuān)用名稱(chēng)就來(lái)自于無(wú)線(xiàn)電波頻率 RadioFrequency。

原則上來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)頻率的電磁波都可以傳遞信息，但是在現(xiàn)有技術(shù)條件下，為了更有效地發(fā)射和接收電磁波，要求天線(xiàn)的尺寸不小于四分之一波長(zhǎng)。頻率過(guò)低，波長(zhǎng)太長(zhǎng)，則天線(xiàn)就變得很大。所以，我們總是要選擇合適的頻率來(lái)進(jìn)行信息的無(wú)線(xiàn)傳播。

地球是人類(lèi)賴(lài)以生存的條件之一，至今還沒(méi)有找到一個(gè)比地球更適合人類(lèi)生存的星球。而人類(lèi)生存最依賴(lài)的就是地球上的水，物和空氣。所以電磁波的傳播也必須考慮到地球上物體的影響，尤其是地面和空氣。根據(jù)通信距離，電磁波頻率的不同，無(wú)線(xiàn)電波的傳播方式主要有地波，天波和視線(xiàn)傳播三種。

頻率較低的電磁波（一般小于2MHz），波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，有一定的繞射能力，可沿著彎曲的地球表面?zhèn)鞑ィ@種傳播方式稱(chēng)為地波傳播，地波的傳播距離遠(yuǎn)，在低頻和甚低頻頻段，地波能夠傳播數(shù)百千米，甚至更遠(yuǎn)。

頻率較高的電磁波被稱(chēng)為高頻電磁波HF，能夠被大氣中的電離層反射，并且再次被大地反射，這樣無(wú)線(xiàn)電波就可以傳遞更遠(yuǎn)的距離。根據(jù)地球半徑和電離層的高度，可以計(jì)算出來(lái)電磁波一次反射距離最遠(yuǎn)可達(dá)4000千米，經(jīng)過(guò)多次反射之后，電磁波甚至可以傳播10000千米以上。這種利用大氣電離層反射進(jìn)行傳播的方式就是天波傳播。

現(xiàn)在收音機(jī)AM頻段300kHz~3000kHz，就是利用了電磁波地波和部分天波傳播，所以，有時(shí)候甚至可以聽(tīng)到很遠(yuǎn)距離的廣播信號(hào)。但是大氣電離層受陽(yáng)光照射會(huì)發(fā)生改變，因此傳播的穩(wěn)定性會(huì)受到影響。

頻率高于30MHz的電磁波將穿透電離層，不能被反射回來(lái)，并且波長(zhǎng)比較短，沿著地球表面繞射的能力也很弱，因此只能進(jìn)行類(lèi)似于可見(jiàn)光那樣的直線(xiàn)傳播，這種傳播方式稱(chēng)為視距傳播。受地球曲度和地表物體的影響，視距傳播的距離比較短，為了增大其傳播距離，最有效快捷的方式就是把天線(xiàn)架的再高一點(diǎn)。

但是再高也高不過(guò)大山啊，為了傳遞的更遠(yuǎn)一些，可以采用中繼通信的方法，通過(guò)中繼站，將無(wú)線(xiàn)電信息傳播到遠(yuǎn)處的接收端。

有沒(méi)有可能把中繼站也架的高一點(diǎn)呢？這樣會(huì)不會(huì)省幾個(gè)中繼？能不能將中繼站放到天上？于是衛(wèi)星通信就出現(xiàn)了。直接把視距通信距離翻了幾倍。利用三顆地球軌道靜止衛(wèi)星作為中繼站，就可以覆蓋全球通信。

目前應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星通信叫做——Starlink，華為 Mate 60用到的衛(wèi)星通信是我國(guó)自主研發(fā)的天通一號(hào)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

除此之外，還可以利用飛艇，氣球或者飛機(jī)作為中繼站，來(lái)代替衛(wèi)星通信，這種通信方式被稱(chēng)為平流層通信，距離地面約17千米到22千米。高度22千米的平流層通信中繼站即可覆蓋約半徑500公里區(qū)域。

幾年前，記得有人提出，用250個(gè)充氦飛艇就可以實(shí)現(xiàn)覆蓋全球90%以上人口的地區(qū)，而且便宜，后來(lái)就沒(méi)有聲音了。