圖/123RF
文/郭詠澧
無線電(Radio)是一種利用電磁波在空間中傳遞訊號的技術,無需導線或電纜作為介質。電磁波以光速(約每秒30萬公里)在空氣甚至真空中傳播,涵蓋的頻率範圍極廣,從幾千赫茲(kHz)到數百吉赫茲(GHz)不等。
無線電通訊主要分為三個步驟:
調變(Modulation):將聲音、影像或數據等「基頻訊號」加載到高頻的「載波(Carrier Wave)」上。常見方式包括改變載波的振幅(AM)、頻率(FM)或相位(PM)。
輻射(Radiation):載波訊號透過天線轉換為電磁波,向四面八方發射出去。
解調變(Demodulation):接收端的天線捕捉電磁波,再從載波中還原出原始的聲音或數據。
無線電波 即電磁波
無線電波本身不是電流,而是電磁波;但它的產生與發射,與直流電和交流電有著根本且密切的關係。根據馬克士威的電磁理論,靜止不變的電場或磁場不會輻射電磁波。只有「變化的電流」才能產生電磁波。
這意味著:直流電(DC)無法直接產生無線電波,因為電流大小與方向恆定,產生的電磁場靜止不變,不會向外輻射能量。而交流電(AC)可以產生無線電波,因為電流方向與大小隨時間週期性變化,產生的電場與磁場也隨之變化,互相感應並向外傳播,形成電磁波。
高端發射 訊號微弱
無線電傳輸的具體關聯性可由下列來解釋:
發射端需要高頻交流:要發射無線電波,必須讓天線中的電子快速來回振盪(即高頻交流電)。一般市電的60Hz頻率太低,輻射效率極差;因此發射機內部會透過振盪電路,將直流電源(或低頻交流)轉換為數百kHz到數GHz的高頻交流訊號,再送入天線。
接收端產生微弱交流訊號:當無線電波掃過接收天線時,會在天線中感應出極其微弱的交流電流,經放大與解調後還原為可用訊號。
直流電的角色:直流電雖然不能直接輻射電磁波,但它是無線電設備的「能量來源」。例如手機、對講機內的電池提供直流電,再由內部電路轉換為高頻交流來發射訊號。
無線電傳輸依賴交流電的變化特性來產生電磁波,直流電則作為設備的供電基礎。兩者並非無關,而是直流供能、交流生波,共同支撐起現代無線通訊的運作。