無 線 電 的 原 理

八十幾年前，三響微弱而短促的訊號，向世界宣佈了無線電的誕生，一九○一年紮營守候在訊號山（Signal Hill位於加拿大東南角）的馬可尼，終於接收到從英格蘭跨過大西洋的無線電訊號，這個實驗向世人說明了無線電再也不是僅限於實驗室的新奇東西，而是一種實用的通訊媒介，此後短波用作全球性的國際通訊媒介便開始發達起來了。 　　 雖然馬可尼的試驗結果令人相當振奮，可是當時一般人認為無線電行徑類似光波，發射之後，絕對是呈直線前進，從英國到加拿大，再怎麼說一定是無法完成直線的無限無通訊（因此球表面是弧形的），當時的科學理論更證明，從英國發射後的無線電波一定直驅太空，怎麼可能扺達加拿大？可是從馬可尼用簡陋的無線電設備征服長距離通訊的試驗記錄看來，白天，訊號可以遠達七○○英哩，晚間更遠達二、○○○英哩以上，這些試驗數據，使得以往的理論所推展出來的必然結果，開始發生動搖了。 無線電波 　　 沒有任何一個人，曾經目睹過無線電訊號，因為無線電帶著節目訊息從發射天線離開之後，便以光速前進，並以不可見的電、磁場能量存在，雖然眼睛看不見，但是仍然可以描述及預測無線電的行為，只是在這過程當中，必須使用一些專有名詞，像是頻率、波長、波段，現在就簡的敘述一下無線電波的特性。 頻率 　　 電台的發射機是產生無線電波的原動力，那兒首先電流以極為快速地來回擺動，也就是產生振盪，經過發射機幾級的放大處理，這個訊號夠強了，便饋送到發射塔的天線，這裡也就是實際產生無線電波的地方。參看圖1所示，其中曲線代表強度與時間的關係，無線電波是沿著天線流動的電子所產生的，假設曲線的左邊是起點，我們可以可以看出曲線從零點逐漸爬升，然然又回到零點，這表示電流在天線上，從一端奔向另一端所產生的無線電波，而當電流從另一端奔回時，便產生了零點基線下方的曲線。像圖1曲線就是無線電波的頻率，例如某MW電台是1,000,000次/秒，也就是每秒一百萬個週期，但通常人們習慣把它縮減成1,000KHZ，KHZ是Kilo Hertz的縮寫，稱為千赫，意思就是一仟週期，但是在短波波段頻率通常更高，所以用MHZ來表示頻率，MHZ是Mega Hertz的縮寫成1MHZ，而大部份的場合裏，都把KHZ及MHZ混用，因此最好能分清楚這兩種單位的意義及其間的換算，要把KHZ轉換成MHZ時，只要把小數點向前移三位即可，何如2300KHZ等於2.3MHZ，而相反的6.2MHZ等於6200KHZ。 波長 　　 另外短波廣播中常常聽到的另一種稱呼"公尺波段"或"米波段"（Meter Band），這指的就是波長，也就是從天線發射出去的電波，一個週期之間的距離，假設圖2中的無線電波是15MHZ，那麼它的波長指的，就是從A點到B點的距離，如果每秒的週期數目加倍，就變成30MHZ，也就是圖3，觀察圖2、圖3兩波形，便可發現15MHZ每週期中含有30MHZ兩個週期，也就是說頻率愈高，波長就愈短。 頻率的波長的轉換 　　 如何把波長轉換成頻率，或做相反的轉換呢？雖然一個電台以固定的頻率廣播，但是"波長"也是常被拿來使用，例如，在說明短波傳導狀況時，使用31米波段，比使用"9500KH，我們更可較容易在收音機的刻度表上找到該收聽的位置，因為傳統型（指針式）短波收音機的刻度表上，都有波長或米波段的標示。 無線電頻譜 　　 通常無線電波所指的是從極低頻10KHZ到極超高的頂點30GHZ（Giga Hertz），因為超出這個範圍以外的無線電頻譜，其特性便有差異，例如光線、X射線等，而在上述10KHZ到30GHZ，通常劃分成七個區域，參看下表，其中高頻3～30MHZ就是我們所討論的短波。 無線電頻譜的劃分 極低頻 VLF 　 Very Low Frequency 頻率範圍 10KHz~30KHz 低頻 LF 　 Low Frequency 頻率範圍 30KHz~300KHz 中頻 MF 　 Medium Frequency 頻率範圍 30KHz~3000KHz 高頻 HF 　 High Frequency 頻率範圍 3MHz~30MHz 極高頻 VHF 　 Very High Frequency 頻率範圍 30MHz~300MHz 超高頻 UHF 　 Ultra High Frequency 頻率範圍 300MHz~3000MHz 極超高頻 SHF 　 Super High Frequency 頻率範圍 3000MHz~30000MHz