電磁場與電磁波在電子通信技術中的應用探究

李繼超

（佳木斯大學 信息電子技術學院，黑龍江 佳木斯 154000）

0 引 言

隨著科技研究的不斷深入，社會已經全面進入了信息化的發展時代，在生活和工作等各個領域當中都需要依靠各類通信設備來完成交互對接和信息傳遞。目前常見的移動終端通信主要是通過電磁波的方式實現信息的發射、傳輸與接收，在通信技術從4G向5G升級的過程中，對于電磁場與電磁波的研究與應用也在不斷深入發展，使其能夠在信號體量爆炸式增長的情況下更好地滿足分頻和分址的傳輸需求，為推進通信技術的升級發展與掌握核心技術的標準具有重大意義。

1 電磁場與電磁波的理論概述

1.1 電磁場

電與磁相互依存的特性是電磁場理論研究的重要基礎，所有的帶電粒子和電流在該場的作用下都會發生一定的電磁作用，而這種相互作用被科學人員分別用洛倫茲和麥克斯韋的方程對其進行描述和研究。在電磁場理論不斷發展的過程中還衍生出了一些時變的特性，這也為后續研究中擴大電磁場應用范圍并推動電工行業的發展形成了重要的研究基礎。在電磁場中，由于會對波的傳輸和電流產生定向的影響與作用，技術人員可以更好地利用這一特性來實現對電磁波傳輸的定向改變和有效維護，促使其在傳播過程中加載一定的信號并有效繞過障礙物實現對原有信號的維護，形成了重要的通信理論研究基礎。

1.2 電磁波

電磁波是一種特殊的橫波，能夠以周期性的波動變化方式進行遠距離的傳輸，并在電磁場的作用影響下形成不同的作用波段。根據長波和短波的特性，電磁波在傳輸過程中的距離和頻率也有一定差異，在電子通信技術的應用過程中可以更好地根據需求選擇不同波段并對其進行信號的加載與調制，通過電磁波的作用能夠更好地實現信號的傳遞與接收[1]。不同波段的電磁波在其物理特性的表現上也有一定的差異，在電磁波的深入研究過程中，能夠更好地實現波載信號調制與波的頻率復用，對其頻段展開科學劃分，和電子通信當中的地址實現有效連接，不斷促進電磁場與電磁波理論在電子通信技術中的實踐應用。

2 電磁場與電磁波技術的分類及在電子通信技術中的應用

通信技術主要是依靠電子通信與傳輸的技術來完成信號發射、傳輸以及接收的過程，對于電磁場與電磁波技術有較高的依賴性。根據傳輸的原理，可將電磁波與電磁場的電子通信應用分為移動通信技術、微波通信技術、衛星通信技術3個大類別。

2.1 移動通信技術

目前，我國的移動通信技術主要經歷了從2G到5G的發展歷程，在通信信息體量和傳輸效率方面都有了質的飛躍，也是目前形成通信行業標準制定的重要技術基礎。在移動通信的過程中主要是依靠蜂窩技術實現了對有限頻譜予以更高程度的應用，能夠更好地滿足大體量信息傳輸的需求。在對移動信號處理的過程中需要經過頻域和時域的有效轉換才能夠實現更高效率的信息傳輸，而其中頻率的信號轉換和電磁波的通信之間又有著密切的聯系，這也使得電磁場與電磁波技術在移動通信的發展過程中產生了重要的推動性作用[2]。頻率的復用理念主要是指將電磁波的信號經過傅里葉轉換后形成一種更加高效且快速的信號發射、傳輸與接收過程，而不再單純依靠時域上的傳輸轉換，更符合當前5G通信技術的發展需求。

移動通信技術的原理如圖1所示，在5G通信的網絡體系中涉及許多服務器共同參與到了信號的發射、傳輸與移動終端的接收過程，其中的GPRS、3G、WLAN以及LTE分別對應著不同的移動通信手段，而各類服務器起著優化和提升的作用，能夠更好地促進5G通信網絡中信號體量和效率的進一步提高，也能夠實現不同類別媒體信號在傳播過程中的搭載與交接[3]。

圖1 移動通信技術的原理

2.2 微波通信技術

微波通信技術在理論基礎上和移動通信有很大的差異，其中最重要的通信波載體從手機等移動端發出的電磁短波轉換為微波信號，使得在整個發射和接收的過程中都出現了一定的變化。微波信號作為傳輸的載體在頻率帶寬上有了一定的限制（300 MHz～300GHz），其信號的穩定性更強，更適合實現長距離的傳輸和穿透[4]。相較于常見的普通電子通信傳輸的電磁波信號而言，在信號塔的加持之下，微波通信能夠實現更遠距離的信息傳輸。過程中各類障礙物無法對信號原有的頻率和幅度造成較大的改變，這一優勢也使得微波通信技術有了更好的發展。在一些自然災害的影響下可能會出現信號塔的倒塌和損壞問題，在運用移動通信技術時就會有一定的限制性而導致重要的信息無法實現外傳。大部分地震災害救助過程中都需要應用到微波通信技術提前實現信號傳遞，更好地促進了電子通信的穩定發展。

根據微波傳輸系統基本結構，信號的接收與發射端在工作過程中，只需要依賴天線系統進行時域和頻域之間的信號轉換就能夠實現高效的信息傳輸，其中的信號搭載也更加穩定可靠，是電子通信技術當中重要的組成部分之一。

2.3 衛星通信技術

在衛星通信系統中主要是依靠了通信衛星來實現信號的轉換傳遞，其中運用的搭載波也是電磁波，可以在衛星覆蓋范圍內實現電子通信。衛星通信系統由通信衛星、中繼站以及一些地面通信系統構成，其中通信衛星和地面電磁波的發射端之間能夠實現有效的同頻傳輸，且通信衛星是地球的同步衛星之一，對于電磁波加載信號的維護效果更強[5]。衛星通信技術目前在生活通信中的應用范圍較為有限，但在一些較為特殊的通信需求和行業要求下能夠實現更加寬廣的通信范圍覆蓋，且由于通信衛星的信號同步作用，對于電子通信的質量保障有更好的維護效用。

衛星通信系統的信號傳輸如圖2所示，通信衛星能夠和地球站之間進行電磁波信號的發射與接收，目前有許多遠距離的信號傳遞都需要依靠通信衛星來實現。

圖2 衛星通信系統的信號傳輸

3 電子通信中的電磁干擾要素分析

在電子通信技術不斷發展的過程中，通信體量和效率的需求也在不斷攀升，需要應用更加高效的信號傳輸與轉換方式來實現電磁波的加載。但在應用過程當中也暴露出了一定的電磁干擾性，會影響實際的通信質量和應用效果，因此需要按照造成干擾衰減的主要類別進行有效區分。

雷雨干擾是指在極端天氣的影響之下，會對電磁波的穿透能力造成一定的限制性，特別是降雨會對一些高頻的電磁波信號形成較強的衰減。在生活中也會發現，這些極端天氣對于各類移動終端通信的信號傳輸效果影響較大，需要通過信號放大和中繼站來維護電子通信的應用需求[6-10]。電磁干擾是指在電磁波信號傳輸過程中產生的一種干擾與屏蔽作用，許多電磁信號的同步傳輸就有可能會形成相互影響，進而導致波上加載的內容出現變形失真的問題。針對電磁干擾，技術人員通過研究應用了更多的屏蔽方式來予以有效解決。頻帶干擾是指在電磁波信號傳輸的過程中，受到了其他頻帶內波的干擾影響而出現的一種覆蓋或變形問題。常見的頻帶干擾包括了窄帶和寬帶兩種，在對其進行優化處理時必須要考慮到加載波本身的參數特點，從而進行有針對性的控制和優化，確保能夠有效恢復傳輸信號。

電磁干擾問題是在電子通信當中需要予以重點關注和克服的問題，也是在電子通信技術高速擴張與發展過程中必須要面臨的限制與削弱現狀，需要結合不同干擾源的要素特點和產生原因進行有針對性的分析處理，有效促進電子通信行業的現代化發展。

4 結 論

加強對電子信息傳輸過程的深入分析能夠更好地提升現代化通信技術的發展水平，合理應用電磁場與電磁波技術的研究，以電磁技術作為通信升級的重要載體，優化處理電子信號傳輸的通道頻率，使電子通信能夠在現代化社會的不同領域和范圍內發揮更大的作用。在實際生活中，移動通信、微波通信以及衛星通信等都發揮著重要的作用，在其升級更新的發展過程中能夠更好地優化信息傳輸的質量和效率，對于遠距離傳輸和高清信號傳輸的優化都具有重要意義。