说到广播，很多人可能会认为这是一个很古老的概念。 事实上，广播在我们的生活中占有非常重要的地位。 目前，广播已成为受众最广的大众传媒。 据工信部统计，全球95%的人口都能接收到无线电信号。 收音机在我们的生活中无处不在。 手机、Wi-Fi 连接和隐形无线电的使用给人们的日常生活带来了许多便利。 然而，由于无线电技术的复杂性，目前公众对无线电知识了解不多。 今天让我们一起进入广播的世界。
无线电的诞生
无线电的理论基础来自英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论。 德国物理学家赫兹于1887年通过实验首次发现电磁波的存在。世界上所有物体都会释放电磁波。 例如，光是太阳释放的电磁波。 人体和小动物发出的红外线也是电磁波。 虽然这些电磁波无法被人眼观察到，但蛇却具备这种能力电磁 物理学家，依靠其敏锐而独特的感知能力在夜间捕获猎物。 这些在自由空间传播的电磁波就是物理学中提到的无线电。 这种无线电不仅存在于空气中，也存在于真空中。 人们用来通过无线电波传播信号的技术就是无线电技术。
意大利发明家马可尼被称为“无线电通信之父”，因为他受到赫兹实验的启发，开始进行无线电传输实验，并于1894年实现了数米的传输距离。真正具有里程碑意义的事件发生在1901年12月12日。这一天，经过多次实验和长期探索，马可尼完成了第一次跨大西洋无线电通信，英国发出的电报在美国也能收到。 这个消息让当时的人们震惊不已。 在人类历史上，想要快速传递消息一直是一个夙愿，也是一个难题。 从中国古代的“烽火台”到现代的航海，人们为追求更大的沟通做出了许多努力。 自从马可尼的发明以来，人类通信进入了一个新时代。 它不再需要依赖畜力或信件传递。 从此，无线电可以让信息随时传递到世界各地。
很快，马可尼发明的无线电报在世界各地广泛使用。 在现实生活中，无线电技术最早的应用是导航，当时人们使用莫尔斯电报在船舶和陆地之间传输信息。 许多国家的海岸和要塞都建立了马可尼式的广播电台。 但它仍然存在许多缺点。 首先，马可尼发射机的振荡线和天线结合在一起，使得发射机的功耗非常低； 其次，马可尼使用的无线通信无法调谐，这导致其发射的无线电波容易相互干扰； 更令人不安的是马可尼无线电报系统中缺乏可靠的电报接收设备。
针对马可尼电报设施的缺点，德国物理学家卡尔·费迪南德·布劳恩进行了改进。 他于1902年开始在英国工程师约瑟夫·洛奇的调谐粉探测器的基础上发明新的调谐技术，使无线电报可以在不同的频段发送和接收，减少干扰。 这项技术也是无线电的基础。 根据。 他还发明了磁耦合天线，其中振荡电路和天线独立设计并耦合在一起。 这种新设计大大增强了无线电报的传输功率。 1909年，诺贝尔奖评审委员会将诺贝尔物理学奖授予马可尼和布劳恩，以表彰他们对人类无线电工程的贡献。
无线电技术的起源
当无线电技术刚刚起步时，我们经常在老电影中看到的莫尔斯电码是每个无线电通讯员都必须熟练掌握的“杀手”。 这是因为最早的无线电报能传输的信息非常有限，所以人们试图用时断时续的信号代码来代替信息，著名的摩尔斯电码就这样诞生了。 摩尔斯电码有两种信号，即短的“·”和延迟的“—”。 人们可以通过不同的信号组合来表达不同的含义，例如“·——”代表字母a，“—··”代表字母d。 这样，借助摩尔斯电码，简单的符号也能传达出内容丰富、有趣的文字。 尽管目前随着科技的发展，摩尔斯电码已经从日常生活中消失了。 然而，由于这种信令方法可以在非常恶劣的通信条件下工作并且具有很高的信息密度，因此许多无线电业余爱好者和军事广播公司仍在使用它。
广播的出现也直接导致了广播业的诞生，很大程度上丰富了人们的生活。 1920年，世界上第一次正式广播在美国开始。 后来，许多其他国家的无线电广播也蓬勃发展。
无线电技术的工作原理
为什么无线电技术可以传播信息？ 有一个非常典型的比喻来描述这个过程：当你向平静的湖面上扔一块石头时，水波就会扩散到很远的地方。 如果这些水波能够记录信息，那么随着涟漪的散开，信息也能传播到很远的地方。 无线电波可以在自由空间（如空气、真空）中传播，因此人类只要在特定频率的无线电波上加载信息，就可以达到传输信息的目的。 具体来说，该技术的工作原理是当导体中的电流强度发生变化时产生无线电波。 通过改变导体中电流的强度来产生无线电波，然后进行调制以在无线电波上加载信息。 当通过空间传播的无线电波到达接收端时，无线电波引起的电磁场的变化将在导体中产生电流。 此时，通过解调从电流的变化中提取信息，实现信息传输。
无线电技术的发展路径
虽然一开始无线电波只能传送一些简单的“嘟嘟”声，但随着技术的不断发展，人们对无线电的研究逐渐深入，无线电被广泛应用于通信、导航、雷达、供暖、电力、遥控等领域。 、天文学等许多领域。 其中，以无线电在通信领域的应用最为人们所熟知。 广播、电话、电视、紧急服务（定位）、数据传输等应用在人们的生活中已经非常普遍。 随着计算机技术和信息技术的不断发展，基于无线传输技术的各种无线网络日益成为人们生活的重要组成部分。
无线电的发展史很大程度上就是人们研究和应用各个频段的历史。 人们对无线电的发展和应用大致经历了两个阶段：软件无线电和认知无线电。 软件定义无线电是一种无线电广播通信技术，于20世纪90年代初由科学家正式提出。 它的一个主要特点是它基于软件定义的无线通信协议而不是通过硬连线。 频段、空中接口协议和功能可以通过软件下载和更新进行升级，而无需完全更换硬件。
经过世界范围内数十年的推广和深入研究，软件无线电的概念不仅得到普遍认可，而且得到了广泛应用。 3G、4G、多频段多模无线电、联合战术无线电系统等都是基于软件无线电的概念设计和开发的。 即使是完成单一功能的GPS也需要进行基于软件的设计，以适应导航技术的发展需求。
认知无线电是指包含智能收发器的无线通信技术。 它是21世纪初科学家为了提高空闲频谱的利用率而提出的。 认知无线电中的智能收发器可以检测哪些频段未被占用以及哪些频段正在使用。 当检测到某些频段空闲时，CR系统可以暂时使用该频段进行通信。 认知无线电可以感知周围的电磁环境，通过无线电知识描述语言（RKRL）与通信网络进行智能通信，实时调整传输参数（通信频率、发射功率、调制方式、编码系统等），以提高通信质量。通信系统的无线电参数。 不仅适应规则，还匹配环境，随时随地实现通信系统的高可靠性和频谱的高效利用。
与软件无线电和认知无线电相比，前者侧重于利用软件来处理无线电系统信号； 后者则强调无线系统能够感知传播环境的变化，并相应地调整系统工作参数，以达到最佳的适应。 从这个意义上说，认知无线电是一个更高层次的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、策略、规则和目标进行推理和规划的高层活动。
无线电通信的实施
过去100年来，通信技术飞速发展。 电报、电话、广播、电视等通讯技术的应用，大大加快了现代生活的节奏，使古人“调耳”、“千里眼”的梦想成为现实。
对于无线电通信，需要发送和接收无线电波。 天线是发射和接收无线电波的必备设备，我们经常可以看到各种各样的天线。 对于无线电通信，必须首先发射无线电波。 无线电波发射器中有一个重要部件叫振荡器，它可以产生高频交流电。 当高频交流电流流过天线时，空间中会产生高频电磁场。 因为这个电磁场在周期性地变化，所以周围又会产生新的电磁场……于是就发射出电磁波。
无线电广播传输声音，而电视广播不仅传输声音还传输图像。 振荡器产生的高频交流电用来承载声音、图像等信息，称为载波。 将要传输的信息添加到载波上进行传输，就可以将信息传输到很远的地方。 将信息添加到载波会导致载波随信号而变化。 这种技术称为调制。 有两种调制方法。 一种常见的方法是随信号改变高频载波的幅度。 这种方法称为调幅（AM）。 中波和短波频段的无线电广播使用幅度调制。 在微波频段，电视广播图像信号也采用幅度调制。 另一种调制方法是随信号改变高频载波的频率。 这种调制方法称为频率调制（FM）。
FM的幅度保持不变，抗干扰能力比较强，传输过程中失真比较小。 但FM接收机的结构比AM接收机复杂，服务半径也较小。 我们熟悉的很多广播电台都是调频广播电台，可以播放高质量的音乐和语言节目。
世界上有很多广播电台和电视台，它们无时无刻不在发射电磁波。 因此，我们周围存在着很多电磁波。 接收无线电广播时，首先要从众多的电磁波中选择自己需要的。 当我们转动收音机的旋钮选台时，实际上是在选择我们需要的电磁波。 这在技术上称为调整。 调谐后，接收器获得带有信息标签的高频电流。 这种高频信号电流并不是所需的信号本身。 要获得所需的声音和图像信息，必须将它们从高频信号电流中“取出”。 这个过程称为解调。 通过解调获得的信号还必须被放大。 如果传输声音信息，可以使扬声器发出声音； 如果传输图像信息，则可以使显像管显示图像。
无线电技术的应用
如今，我们的生活已经离不开无线电，无线电的应用形式也越来越多样化，不仅包括无线数据网络，还包括各类移动通信和无线电广播。
无线电最早的应用是在通信领域，人们第一次可以利用无线电远距离传输信息。 过去，在浩瀚的海洋上，船只之间传递信息是很困难的。 无线电技术问世后，很快就被应用于导航领域。 军舰将用它来发出和接收指令并报告情况； 民用船只也会用它来求救。 ，或传达其他信息。 手机是目前最常用的无线通讯设备。 只要在信号覆盖范围内，人们就可以自由交谈。 此外，无线局域网、蓝牙等技术都是利用无线电技术来短距离传输数据。
无线电导航可以引导人们顺利到达目的地。 在该技术中，卫星可以利用无线电波来测量车辆的导航参数（例如方向和速度）并计算出与预定路线的偏差电磁 物理学家，以便及时进行修正以保持正确的路线。 如果继续这个过程，电台就可以不断地进行定位，最终实现无线电导航。 无线电导航不受时间和天气的限制英语作文，准确度高、速度快、操作方便。 现代无线通信技术更加发达，空间通信技术日趋成熟。 移动通信已成为日常生活中不可或缺的一部分。 移动通信经历了1G（模拟）、2G（数字）、3G（高速）时代，现已进入5G时代。 从3G时代开始，移动通信真正将人们带入了多媒体移动通信时代。 网页、音乐、图片、视频等都可以在智能手机上使用，实现良好的客户体验。
无线局域网广泛应用于医疗、企业网络覆盖、仓储管理、餐饮零售、视频监控等领域，在日常生活中，WiFi热点网络的迹象随处可见。 事实上，WiFi是WLANA（无线局域网联盟）的商标。 WiFi是WLAN技术标准之一。 WiFi的覆盖半径可达约300英尺（约90m），WLAN（加天线）可达5km。
在信息技术飞速发展的时代，物联网正蓄势待发。 这个互联事物的网络通过网络将所有对象连接起来。 显然如果通过有线网络连接的话这种场景是不可想象的。 物联网用途广泛，涵盖智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监控、环境监测、养老、个人健康、花卉栽培、水系统监控、食品溯源、敌情侦察情报收集等诸多领域具有广阔的应用前景。
当今的无线电技术
在现实生活中，无线电技术也有着很高的存在感。 声音的传播需要无线电，例如无线电报、调幅广播、调频广播、导航和航空中使用的语音广播电台等。电话、电视、紧急服务、数据传输、蓝牙、导航、雷达、供暖、电力、天文学以及其他领域也都离不开无线电技术。
有人总结广播，说它是人们自由交流的“立交桥”。 随着无线电通讯技术的快速发展，手机不仅满足了人们随时随地自由通讯的需求，而且成为集通讯、摄影、娱乐、理财、购物等功能于一体的个人智能移动终端。 早在2013年，数据显示，我国手机用户数量突破11亿，位居全球第一。 曾经风靡全国的寻呼机、用于调度指挥的对讲机、用于短距离无线通信的蓝牙、用于无线局域网的Wi-Fi和卫星电话等，都离不开无线电。 公众移动通信经历了五代演进。 从单纯满足人们移动通话的需求，到移动通信（5G）的高速下载能力，无线电发挥了重要作用。 广播也是丰富人们文化生活的“七彩彩虹”。 广播和电视依靠无线电波向千里之外的我们播放世界各地每天发生的新闻。 经过几十年的发展，我国广播电视网络已成为全球最大的广播电视网络。 2013年的统计数据显示，全国一半以上的家庭通过无线电视网络收看电视，电视广播发射站超过1.5万个，电视发射机超过3万个。 可以说，我们今天的便捷生活是建立在无线电技术的应用基础上的。
注意无线电安全
无线电安全问题也引起了人们长期以来的思考。 以认知无线电为例，它面临着五大安全威胁。 第一，信息盗窃。 由于无线电通信的信息传输介质是开放空间，这大大降低了非法截获通信信号的难度。 而且，由于信号拦截是一种被动行为，因此通过信号检测来发现问题变得更加困难。 二是恶意干扰。 无线电接收天线位于空旷的空间。 在接收有用信号的同时，也会受到空间中存在的各种无用信息的干扰。 例如，一些恶意攻击者可以任意插入接收器的传输通道，降低接收器的输入信噪比，影响通信的有效性。 此外，还会有一些恶意攻击者通过模仿有用信号，使接收者获得错误的信息。 第三，认知用户干扰授权用户。 由于隐藏终端效应等环境因素，认知用户对主用户的感知会不准确、不及时，授权用户可能会受到干扰。 造成用户之间的不公平。 第四，模仿授权用户进行攻击。 当频谱资源紧缺时，将有限的频谱据为己有，在一些恶意攻击中会破坏频谱资源的可用性。 第五，拒绝服务攻击。 在认知无线电网络中，公共控制信道是节点之间传输频谱感知信息的物理基础。 攻击者通过发送大量无用的控制信息来饱和控制信道，使得控制信道对其他认知用户不可用。 与此同时，认知无线电还面临其他一些安全威胁。 例如，攻击者可以利用应用层各种协议的安全漏洞，通过病毒、木马等恶意程序降低认知无线电服务质量。
面对这些安全威胁，扩频通信技术是解决信息窃取和干扰问题的有效途径。 扩频通信主要包括直接扩频、跳频等，主要思想是通过扩展通信信号的带宽来增强信号的隐蔽性和抗干扰能力。 此外，还可以采用更严格的认证机制来防止信息和数据的泄露。 适当的密码算法可以使通信信号即使被截获也无法向窃听者提供他们感兴趣的信息。 更好地识别授权用户信号是防御模仿授权用户攻击的基本方法。 为此，可以同时利用信号本身以外的物理特征进行多维判别。
提高人们对广播重要性的认识，宣传广播作为传播载体在促进教育发展、信息传播、自然灾害重大信息发布等方面发挥的重要作用。 2011年11月3日，联合国教科文组织决定将每年的2月13日定为“世界无线电日”。 我们在享受无线技术带来的便利的同时，也必须关注其安全性。 各种无线电服务在不同的频率上“各行其是”。 无线电管理机构通过对这些“道路”的科学规划和管理，确保无线电波的安全有序，保障各项无线电业务的正常运行。 当然，营造和谐、绿色、安全的电磁环境还需要全社会的共同努力。
