說到廣播，很多人可能會認為這是一個很古老的概念。 事實上，廣播在我們的生活中占有非常重要的地位。 目前，廣播已成為受眾最廣的大眾傳媒。 據工信部統計，全球95%的人口都能接收到無線電信號。 收音機在我們的生活中無處不在。 手機、Wi-Fi 連接和隱形無線電的使用給人們的日常生活帶來了許多便利。 然而，由于無線電技術的復雜性，目前公眾對無線電知識了解不多。 今天讓我們一起進入廣播的世界。
無線電的誕生
無線電的理論基礎來自英國物理學家麥克斯韋的電磁場理論。 德國物理學家赫茲于1887年通過實驗首次發現電磁波的存在。世界上所有物體都會釋放電磁波。 例如，光是太陽釋放的電磁波。 人體和小動物發出的紅外線也是電磁波。 雖然這些電磁波無法被人眼觀察到，但蛇卻具備這種能力電磁 物理學家，依靠其敏銳而獨特的感知能力在夜間捕獲獵物。 這些在自由空間傳播的電磁波就是物理學中提到的無線電。 這種無線電不僅存在于空氣中，也存在于真空中。 人們用來通過無線電波傳播信號的技術就是無線電技術。
意大利發明家馬可尼被稱為“無線電通信之父”，因為他受到赫茲實驗的啟發，開始進行無線電傳輸實驗，并于1894年實現了數米的傳輸距離。真正具有里程碑意義的事件發生在1901年12月12日。這一天，經過多次實驗和長期探索，馬可尼完成了第一次跨大西洋無線電通信，英國發出的電報在美國也能收到。 這個消息讓當時的人們震驚不已。 在人類歷史上，想要快速傳遞消息一直是一個夙愿，也是一個難題。 從中國古代的“烽火臺”到現代的航海，人們為追求更大的溝通做出了許多努力。 自從馬可尼的發明以來，人類通信進入了一個新時代。 它不再需要依賴畜力或信件傳遞。 從此，無線電可以讓信息隨時傳遞到世界各地。
很快，馬可尼發明的無線電報在世界各地廣泛使用。 在現實生活中，無線電技術最早的應用是導航，當時人們使用莫爾斯電報在船舶和陸地之間傳輸信息。 許多國家的海岸和要塞都建立了馬可尼式的廣播電臺。 但它仍然存在許多缺點。 首先，馬可尼發射機的振蕩線和天線結合在一起，使得發射機的功耗非常低； 其次，馬可尼使用的無線通信無法調諧，這導致其發射的無線電波容易相互干擾； 更令人不安的是馬可尼無線電報系統中缺乏可靠的電報接收設備。
針對馬可尼電報設施的缺點，德國物理學家卡爾·費迪南德·布勞恩進行了改進。 他于1902年開始在英國工程師約瑟夫·洛奇的調諧粉探測器的基礎上發明新的調諧技術，使無線電報可以在不同的頻段發送和接收，減少干擾。 這項技術也是無線電的基礎。 根據。 他還發明了磁耦合天線，其中振蕩電路和天線獨立設計并耦合在一起。 這種新設計大大增強了無線電報的傳輸功率。 1909年，諾貝爾獎評審委員會將諾貝爾物理學獎授予馬可尼和布勞恩，以表彰他們對人類無線電工程的貢獻。
無線電技術的起源
當無線電技術剛剛起步時，我們經常在老電影中看到的莫爾斯電碼是每個無線電通訊員都必須熟練掌握的“殺手”。 這是因為最早的無線電報能傳輸的信息非常有限，所以人們試圖用時斷時續的信號代碼來代替信息，著名的摩爾斯電碼就這樣誕生了。 摩爾斯電碼有兩種信號，即短的“·”和延遲的“—”。 人們可以通過不同的信號組合來表達不同的含義，例如“·——”代表字母a，“—··”代表字母d。 這樣，借助摩爾斯電碼，簡單的符號也能傳達出內容豐富、有趣的文字。 盡管目前隨著科技的發展，摩爾斯電碼已經從日常生活中消失了。 然而，由于這種信令方法可以在非常惡劣的通信條件下工作并且具有很高的信息密度，因此許多無線電業余愛好者和軍事廣播公司仍在使用它。
廣播的出現也直接導致了廣播業的誕生，很大程度上豐富了人們的生活。 1920年，世界上第一次正式廣播在美國開始。 后來，許多其他國家的無線電廣播也蓬勃發展。
無線電技術的工作原理
為什么無線電技術可以傳播信息？ 有一個非常典型的比喻來描述這個過程：當你向平靜的湖面上扔一塊石頭時，水波就會擴散到很遠的地方。 如果這些水波能夠記錄信息，那么隨著漣漪的散開，信息也能傳播到很遠的地方。 無線電波可以在自由空間（如空氣、真空）中傳播，因此人類只要在特定頻率的無線電波上加載信息，就可以達到傳輸信息的目的。 具體來說，該技術的工作原理是當導體中的電流強度發生變化時產生無線電波。 通過改變導體中電流的強度來產生無線電波，然后進行調制以在無線電波上加載信息。 當通過空間傳播的無線電波到達接收端時，無線電波引起的電磁場的變化將在導體中產生電流。 此時，通過解調從電流的變化中提取信息，實現信息傳輸。
無線電技術的發展路徑
雖然一開始無線電波只能傳送一些簡單的“嘟嘟”聲，但隨著技術的不斷發展，人們對無線電的研究逐漸深入，無線電被廣泛應用于通信、導航、雷達、供暖、電力、遙控等領域。 、天文學等許多領域。 其中，以無線電在通信領域的應用最為人們所熟知。 廣播、電話、電視、緊急服務（定位）、數據傳輸等應用在人們的生活中已經非常普遍。 隨著計算機技術和信息技術的不斷發展，基于無線傳輸技術的各種無線網絡日益成為人們生活的重要組成部分。
無線電的發展史很大程度上就是人們研究和應用各個頻段的歷史。 人們對無線電的發展和應用大致經歷了兩個階段：軟件無線電和認知無線電。 軟件定義無線電是一種無線電廣播通信技術，于20世紀90年代初由科學家正式提出。 它的一個主要特點是它基于軟件定義的無線通信協議而不是通過硬連線。 頻段、空中接口協議和功能可以通過軟件下載和更新進行升級，而無需完全更換硬件。
經過世界范圍內數十年的推廣和深入研究，軟件無線電的概念不僅得到普遍認可，而且得到了廣泛應用。 3G、4G、多頻段多模無線電、聯合戰術無線電系統等都是基于軟件無線電的概念設計和開發的。 即使是完成單一功能的GPS也需要進行基于軟件的設計，以適應導航技術的發展需求。
認知無線電是指包含智能收發器的無線通信技術。 它是21世紀初科學家為了提高空閑頻譜的利用率而提出的。 認知無線電中的智能收發器可以檢測哪些頻段未被占用以及哪些頻段正在使用。 當檢測到某些頻段空閑時，CR系統可以暫時使用該頻段進行通信。 認知無線電可以感知周圍的電磁環境，通過無線電知識描述語言（RKRL）與通信網絡進行智能通信，實時調整傳輸參數（通信頻率、發射功率、調制方式、編碼系統等），以提高通信質量。通信系統的無線電參數。 不僅適應規則，還匹配環境，隨時隨地實現通信系統的高可靠性和頻譜的高效利用。
與軟件無線電和認知無線電相比，前者側重于利用軟件來處理無線電系統信號； 后者則強調無線系統能夠感知傳播環境的變化，并相應地調整系統工作參數，以達到最佳的適應。 從這個意義上說，認知無線電是一個更高層次的概念，不僅包括信號處理，還包括根據相應的任務、策略、規則和目標進行推理和規劃的高層活動。
無線電通信的實施
過去100年來，通信技術飛速發展。 電報、電話、廣播、電視等通訊技術的應用，大大加快了現代生活的節奏，使古人“調耳”、“千里眼”的夢想成為現實。
對于無線電通信，需要發送和接收無線電波。 天線是發射和接收無線電波的必備設備，我們經常可以看到各種各樣的天線。 對于無線電通信，必須首先發射無線電波。 無線電波發射器中有一個重要部件叫振蕩器，它可以產生高頻交流電。 當高頻交流電流流過天線時，空間中會產生高頻電磁場。 因為這個電磁場在周期性地變化，所以周圍又會產生新的電磁場……于是就發射出電磁波。
無線電廣播傳輸聲音，而電視廣播不僅傳輸聲音還傳輸圖像。 振蕩器產生的高頻交流電用來承載聲音、圖像等信息，稱為載波。 將要傳輸的信息添加到載波上進行傳輸，就可以將信息傳輸到很遠的地方。 將信息添加到載波會導致載波隨信號而變化。 這種技術稱為調制。 有兩種調制方法。 一種常見的方法是隨信號改變高頻載波的幅度。 這種方法稱為調幅（AM）。 中波和短波頻段的無線電廣播使用幅度調制。 在微波頻段，電視廣播圖像信號也采用幅度調制。 另一種調制方法是隨信號改變高頻載波的頻率。 這種調制方法稱為頻率調制（FM）。
FM的幅度保持不變，抗干擾能力比較強，傳輸過程中失真比較小。 但FM接收機的結構比AM接收機復雜，服務半徑也較小。 我們熟悉的很多廣播電臺都是調頻廣播電臺，可以播放高質量的音樂和語言節目。
世界上有很多廣播電臺和電視臺，它們無時無刻不在發射電磁波。 因此，我們周圍存在著很多電磁波。 接收無線電廣播時，首先要從眾多的電磁波中選擇自己需要的。 當我們轉動收音機的旋鈕選臺時，實際上是在選擇我們需要的電磁波。 這在技術上稱為調整。 調諧后，接收器獲得帶有信息標簽的高頻電流。 這種高頻信號電流并不是所需的信號本身。 要獲得所需的聲音和圖像信息，必須將它們從高頻信號電流中“取出”。 這個過程稱為解調。 通過解調獲得的信號還必須被放大。 如果傳輸聲音信息，可以使揚聲器發出聲音； 如果傳輸圖像信息，則可以使顯像管顯示圖像。
無線電技術的應用
如今，我們的生活已經離不開無線電，無線電的應用形式也越來越多樣化，不僅包括無線數據網絡，還包括各類移動通信和無線電廣播。
無線電最早的應用是在通信領域，人們第一次可以利用無線電遠距離傳輸信息。 過去，在浩瀚的海洋上，船只之間傳遞信息是很困難的。 無線電技術問世后，很快就被應用于導航領域。 軍艦將用它來發出和接收指令并報告情況； 民用船只也會用它來求救。 ，或傳達其他信息。 手機是目前最常用的無線通訊設備。 只要在信號覆蓋范圍內，人們就可以自由交談。 此外，無線局域網、藍牙等技術都是利用無線電技術來短距離傳輸數據。
無線電導航可以引導人們順利到達目的地。 在該技術中，衛星可以利用無線電波來測量車輛的導航參數（例如方向和速度）并計算出與預定路線的偏差電磁 物理學家，以便及時進行修正以保持正確的路線。 如果繼續這個過程，電臺就可以不斷地進行定位，最終實現無線電導航。 無線電導航不受時間和天氣的限制英語作文，準確度高、速度快、操作方便。 現代無線通信技術更加發達，空間通信技術日趨成熟。 移動通信已成為日常生活中不可或缺的一部分。 移動通信經歷了1G（模擬）、2G（數字）、3G（高速）時代，現已進入5G時代。 從3G時代開始，移動通信真正將人們帶入了多媒體移動通信時代。 網頁、音樂、圖片、視頻等都可以在智能手機上使用，實現良好的客戶體驗。
無線局域網廣泛應用于醫療、企業網絡覆蓋、倉儲管理、餐飲零售、視頻監控等領域，在日常生活中，WiFi熱點網絡的跡象隨處可見。 事實上，WiFi是WLANA（無線局域網聯盟）的商標。 WiFi是WLAN技術標準之一。 WiFi的覆蓋半徑可達約300英尺（約90m），WLAN（加天線）可達5km。
在信息技術飛速發展的時代，物聯網正蓄勢待發。 這個互聯事物的網絡通過網絡將所有對象連接起來。 顯然如果通過有線網絡連接的話這種場景是不可想象的。 物聯網用途廣泛，涵蓋智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監控、環境監測、養老、個人健康、花卉栽培、水系統監控、食品溯源、敵情偵察情報收集等諸多領域具有廣闊的應用前景。
當今的無線電技術
在現實生活中，無線電技術也有著很高的存在感。 聲音的傳播需要無線電，例如無線電報、調幅廣播、調頻廣播、導航和航空中使用的語音廣播電臺等。電話、電視、緊急服務、數據傳輸、藍牙、導航、雷達、供暖、電力、天文學以及其他領域也都離不開無線電技術。
有人總結廣播，說它是人們自由交流的“立交橋”。 隨著無線電通訊技術的快速發展，手機不僅滿足了人們隨時隨地自由通訊的需求，而且成為集通訊、攝影、娛樂、理財、購物等功能于一體的個人智能移動終端。 早在2013年，數據顯示，我國手機用戶數量突破11億，位居全球第一。 曾經風靡全國的尋呼機、用于調度指揮的對講機、用于短距離無線通信的藍牙、用于無線局域網的Wi-Fi和衛星電話等，都離不開無線電。 公眾移動通信經歷了五代演進。 從單純滿足人們移動通話的需求，到移動通信（5G）的高速下載能力，無線電發揮了重要作用。 廣播也是豐富人們文化生活的“七彩彩虹”。 廣播和電視依靠無線電波向千里之外的我們播放世界各地每天發生的新聞。 經過幾十年的發展，我國廣播電視網絡已成為全球最大的廣播電視網絡。 2013年的統計數據顯示，全國一半以上的家庭通過無線電視網絡收看電視，電視廣播發射站超過1.5萬個，電視發射機超過3萬個。 可以說，我們今天的便捷生活是建立在無線電技術的應用基礎上的。
注意無線電安全
無線電安全問題也引起了人們長期以來的思考。 以認知無線電為例，它面臨著五大安全威脅。 第一，信息盜竊。 由于無線電通信的信息傳輸介質是開放空間，這大大降低了非法截獲通信信號的難度。 而且，由于信號攔截是一種被動行為，因此通過信號檢測來發現問題變得更加困難。 二是惡意干擾。 無線電接收天線位于空曠的空間。 在接收有用信號的同時，也會受到空間中存在的各種無用信息的干擾。 例如，一些惡意攻擊者可以任意插入接收器的傳輸通道，降低接收器的輸入信噪比，影響通信的有效性。 此外，還會有一些惡意攻擊者通過模仿有用信號，使接收者獲得錯誤的信息。 第三，認知用戶干擾授權用戶。 由于隱藏終端效應等環境因素，認知用戶對主用戶的感知會不準確、不及時，授權用戶可能會受到干擾。 造成用戶之間的不公平。 第四，模仿授權用戶進行攻擊。 當頻譜資源緊缺時，將有限的頻譜據為己有，在一些惡意攻擊中會破壞頻譜資源的可用性。 第五，拒絕服務攻擊。 在認知無線電網絡中，公共控制信道是節點之間傳輸頻譜感知信息的物理基礎。 攻擊者通過發送大量無用的控制信息來飽和控制信道，使得控制信道對其他認知用戶不可用。 與此同時，認知無線電還面臨其他一些安全威脅。 例如，攻擊者可以利用應用層各種協議的安全漏洞，通過病毒、木馬等惡意程序降低認知無線電服務質量。
面對這些安全威脅，擴頻通信技術是解決信息竊取和干擾問題的有效途徑。 擴頻通信主要包括直接擴頻、跳頻等，主要思想是通過擴展通信信號的帶寬來增強信號的隱蔽性和抗干擾能力。 此外，還可以采用更嚴格的認證機制來防止信息和數據的泄露。 適當的密碼算法可以使通信信號即使被截獲也無法向竊聽者提供他們感興趣的信息。 更好地識別授權用戶信號是防御模仿授權用戶攻擊的基本方法。 為此，可以同時利用信號本身以外的物理特征進行多維判別。
提高人們對廣播重要性的認識，宣傳廣播作為傳播載體在促進教育發展、信息傳播、自然災害重大信息發布等方面發揮的重要作用。 2011年11月3日，聯合國教科文組織決定將每年的2月13日定為“世界無線電日”。 我們在享受無線技術帶來的便利的同時，也必須關注其安全性。 各種無線電服務在不同的頻率上“各行其是”。 無線電管理機構通過對這些“道路”的科學規劃和管理，確保無線電波的安全有序，保障各項無線電業務的正常運行。 當然，營造和諧、綠色、安全的電磁環境還需要全社會的共同努力。
