《电磁场电磁波》课程论文电磁波在信号传输中的应用姓名段一凡班级 BG1208学号 1210012608072015年 10月 9日电磁波在信号中的应用摘要本文主要介绍了电磁波的光谱和特性及作为载波在信号传输的应用，分别有光纤通信，微波通信和波导通信等，介绍了电磁波的频段，电磁波与介质的相互作用，电磁波在不同介质中的传播特性。
关键词电磁波1；光谱2；光纤3；通信4Application of electromagnetic wave in signal Abstract the spectrum and characteristics of electromagnetic wave and its application in signal transmission are introduced.The optical fiber communication, microwave communication and waveguide communication are introduced.Keywords electromagnetic wave 1; spectrum 2; optical fiber 3; communication 4目录一背景1二定义1三电磁波概述1四电磁波普21电磁波普的定义22波普分类：2五电磁波特性51电磁波特性52划分 :5六光纤通信51光纤通信52光波特性63光纤原理及应用6七微波通信61微波通信62微波波长73频带的划分74微波特征71）穿透性72）选择性加热73）热惯性小85微波原理8八波导通信81波导历史82波导定义93毫米波94调制方式9九电磁波在信号中传输的应用91背景电磁波首先由詹姆斯·麦克斯韦于1865年预测出来，而后由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年至1888年间在实验中证实存在。
麦克斯韦推导出电磁波方程，一种波动方程，这清楚地显示出电场和磁场的波动本质。
因为电磁波方程预测的电磁波速度与光速的测量值相等，麦克斯韦推论光波也是电磁波。
1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。
他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。
1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。
之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。
2定义从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。
且温度越高，放出的电磁波波长就越短。
正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。
电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友3电磁波概述电磁波，是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。
电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。
见麦克斯韦方程组。
在介质中，麦克斯韦方程组的微分形式为：电磁波伴随的电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，因此电磁波是横波。
当其能阶跃迁过辐射临界点，便以光的形式向外辐射，此阶段波体为光子，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态，电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等同于光速。
电磁辐射由低频率到高频率，主要分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
人眼可接收到的电磁波，称为可见光（波长380~780nm）。
电磁辐射量与温度有关，通常高于绝对零度的物质或粒子都有电磁辐射，温度越高辐射量越大，但大多不能被肉眼观察到。
频率是电磁波的重要特性。
按照频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。
如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。
通常意义上所指有电磁辐射特性的电磁波是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线。
而X射线及γ射线通常被认为是放射性辐射特性的。
4电磁波普1电磁波普的定义按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。
如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是工频电磁波、无线电波（分为长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X 射线及γ射线。
以无线电的波长最长，宇宙射线（x射线、γ射线和波长更短的射线）的波长最短。
首先，无线电波用于通信等，微波用于微波炉，红外线用于遥控,热成像仪，红外制导导弹等，可见光是大部分生物用来观察事物的基础，紫外线用于医用消毒，验证假钞,测量距离，工程上的探伤等，X射线用于CT照相，伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等。
2波普分类：无线电波3000米～0.3毫米（微波0.1~100厘米）红外线0.3毫米～0.75微米（其中：近红外为0.76~3微米，中红外为3~6微米，远红外为6~15微米，超远红外为15~300微米）可见光0.7微米～0.4微米紫外线0.4微米～10纳米X射线10纳米～0.1纳米γ射线0.1纳米～1皮米高能射线小于1皮米传真（电视）用的波长是3～6米雷达用的波长在3米到几毫米。
5电磁波特性1电磁波特性电磁波的电场(或磁场)随时间变化，具有周期性。
在一个振荡周期中传播的距离叫波长。
振荡周期的倒数，即每秒钟振动(变化)的次数称频率。
很显然，波长与频率的乘积就是每秒钟传播的距离，即波速。
令波长为λ，频率为f，速度为V，得：λ=V/f波长入的单位是米(m)，速度的单位是米/秒(m/sec)，频率的单位为赫兹(Hertz，Hz)整个电磁频谱，包含从电波到宇宙射线的各种波、光、和射线的集合。
不同频率段落分别命名为无线电波(3KHz—3000GHz)、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(伽马射线)和宇宙射线。
在19世纪末，意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验。
在此后的100年间，从3KHz直到3000GHz频谱被认识、开发和逐步利用。
根据不同的持播特性，不同的使用业务，对整个无线电频谱进行划分，共分9段：甚低频(VLF）、低频(LF)、中频(MF)，高频(HF)、甚高频(VHF)\特高频(uHF)\超高频(sHF)\极高频(EHF)和至高频，对应的波段从甚(超)长波、长波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、毫米波和丝米波(后4种统称为微波)。
见下表。
无线电频谱和波段划分。
2频段划分 :段号频段名称频段范围（含上限不含下限）波段名称波长范围（含上限不含下限）1 甚低频（VLF） 3～30千赫（KHz）甚长波 100～10km2 低频（LF） 30～300千赫（KHz）长波 10～1km3 中频（MF） 300～3000千赫（KHz）中波 1000～100m4 高频（HF） 3～30兆赫（MHz）短波 100～10m5 甚高频（VHF） 30～300兆赫（MHz）米波 10～1m6 特高频（UHF） 300～3000兆赫（MHz）分米波微波 100～10cm7 超高频（SHF） 3～30吉赫（GHz）厘米波 10～1cm8 极高频（EHF） 30～300吉赫（GHz）毫米波 10～1mm9 至高频 300～3000吉赫（GHz）丝米波 1～0.1mm6光纤通信1光纤通信光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一。
光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。
当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。
2光波特性光波是一种特定频段是电磁波，其颜色与频率有关。
光纤通信：就是利用光波作为载频和光纤作为传输媒质的一种通信方式。
它工作在近红外区，即波长是0.8μm（微米）～1.8μm。
对应的频率为167THz～375THz。
在光纤通信中起主导作用的是激光器（光源、光电检测器）和光纤。
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信．3光纤原理及应用光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息．随着信息技术传输速度日益更新，光纤技术已得到广泛的重视和应用。
在多微机电梯系统中，光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。
光纤技术在电梯上的应用，大大提高了整个控制系统的反应速度，使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。
电梯上所使用的光纤通信装置主要由光源、光电接收器和光纤组成。
7微波通信1微波通信微波通信（Microwave Communication），是使用波长在1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。
该波长段电磁波所对应的频率范围是300 MHz（0.3 GHz）~300 GHz。
与同轴电缆通信、光纤通信和卫星通信等现代通信网传输方式不同的是，微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。
利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。
2微波波长微波通信使用波长为1m至0.1mm（频率为0.3GHz～3THz）的电磁波进行的通信。
包括地面微波接力通信、对流层散射通信、卫星通信、空间通信及工作于微波波段的移动通信。
微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小、抗干扰能力强等特点，可用于点对点、一点对多点或广播等通信方式。
中国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。