電波傳播研究綜述

1、電波傳播研究綜述 電波傳播是一門歷史悠久的學(xué)科。一百多年前赫茲著名的實(shí)驗(yàn)，就是首次電波傳播試驗(yàn)。經(jīng)過一百多年，電波傳播研究獲得了巨大的發(fā)展，現(xiàn)在人了比較成熟的時(shí)期。但是，客觀世界是無窮的，電波傳播的一些基本規(guī)律雖然已經(jīng)掌握，但結(jié)合具體的應(yīng)用，有待研究的問題還很多，所以電波傳播至今仍具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?。電波傳播是一門理論性很強(qiáng)的學(xué)科，根據(jù)她自身學(xué)科發(fā)展的需要，會(huì)提出許多新的研究課題。同時(shí)，電波傳播又是一門實(shí)用性極強(qiáng)的技術(shù)，它的研究一直就是圍繞應(yīng)用需求來開展的。特別是發(fā)展到了今天，她的發(fā)展動(dòng)力，更多地是來自應(yīng)用的需求。也就是說，電波傳播發(fā)展的總趨勢(shì)是應(yīng)用牽引，交叉滲透。應(yīng)用的需求將推動(dòng)著電波傳播研

2、究繼續(xù)向前發(fā)展。下面就從客觀應(yīng)用的需求出發(fā)，對(duì)電波傳播研究的發(fā)展，作一些粗淺的展望。1.配合無線(wireless)通信的發(fā)展，開展電波傳播課題研究電信發(fā)展的歷史，是一部無線通信和有線通信相互競(jìng)爭(zhēng)，相互促進(jìn)的發(fā)展史。光纖通信的出現(xiàn)和發(fā)展，似乎使有線通信占了主導(dǎo)地位。不錯(cuò)，在固定的干線通信中，光纖網(wǎng)無疑是占有非常重要的地位。但就整個(gè)通信領(lǐng)域而言，情況卻不是這樣。近一二十年來，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，糾錯(cuò)編碼和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，無線通信的面貌煥然一新。過去認(rèn)為無線訊道不穩(wěn)定，可靠性差的缺點(diǎn)，都獲得很大的克服?，F(xiàn)在的無線通信已經(jīng)成為頻帶寬、可靠性良好、設(shè)備輕巧簡(jiǎn)單，架設(shè)容易，造價(jià)低廉的重要通信手段。

3、應(yīng)用的范圍愈來愈廣泛。在一些非用無線通信不可的地方，如衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、宇航通信、航空通信、艦船通信，特別是軍事通信等領(lǐng)域，無線通信當(dāng)然更加興旺發(fā)達(dá)。其中特別引人注目的是蜂窩移動(dòng)通信，他已經(jīng)從 1代、2代、2.5代發(fā)展到今天正在部署的第4代，并且正在向第5代進(jìn)軍。人們不僅在手機(jī)上通話，還要上網(wǎng)，要辦理許多業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信的用戶，在許多國(guó)家已經(jīng)超過固定通 信的用戶。我國(guó)現(xiàn)在大概有 5億多通信用戶，其中 移動(dòng)通信用戶接近 3億，已經(jīng)超過固定通信用戶。無線通信不僅在蜂窩移動(dòng)通信中使用，還正在其他一些通信領(lǐng)域中興起。如無線接人網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、個(gè)人網(wǎng)和家庭網(wǎng)、短距離固定毫米波通信線路等，真可謂花樣翻新，

4、日新月異。美國(guó)9.11事件后， 該地區(qū)的所有通信系統(tǒng)都被摧毀。就是依靠毫米波 通信，在很短的時(shí)間內(nèi)，恢復(fù)事件發(fā)生地區(qū)的通信，顯示了無線通信的威力。無線通信已經(jīng)成為當(dāng)代通信的主流。無線通信應(yīng)用的頻段，正在從微波向毫米波、亞毫米波擴(kuò)展。光波的無線通信最近也有很大的發(fā)展。在一些大城市中，利用光束在自由空中的傳播，設(shè)備很小，置于高樓樓頂，易于構(gòu)成寬帶的局域網(wǎng)絡(luò)，解決城市難以埋設(shè)光纜的問題。 針對(duì)無線通信如此發(fā)展，需要更多的電波傳播知識(shí)予以配合。因而開展了一系列新的研究課題。這些問題大致有:1.1地空電路傳播特性的研究 利用衛(wèi)星(同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、小衛(wèi)星、氣球等)這個(gè)平臺(tái)，進(jìn)行通信、廣播、遙感、導(dǎo)航，

5、繼續(xù)快速發(fā)展。衛(wèi)星通信具有地面通信不可替代的作用。衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)從軍用到民用，現(xiàn)在已經(jīng)普及到個(gè)人。衛(wèi)星電視直播在國(guó)外也已經(jīng)非常普及。為了獲得更 大的通信帶寬，衛(wèi)星通信的頻率愈來愈高，除了繼續(xù)使用 L波段和 C波段外，Ku(10/20GHz)波段、Ka(30/20GHz)波段正在發(fā)展，F(xiàn)波(50/40GHz)也 在考慮中。這樣，大氣層的影響越來越重要。對(duì)這 樣的地空電路有影響的主要是對(duì)流層和電離層。頻率高于IOGHz以上，電離層的影響就很小。降水、云、大氣氣體分子等的吸收、閃爍、交叉極化等對(duì)電路通信質(zhì)量有重大影響。頻率愈高，仰角愈低，這些大氣層的影響愈嚴(yán)重。 最關(guān)心的項(xiàng)目是雨衰減。在世界范圍進(jìn)行

6、了大量測(cè)試。ITU-R也給出了預(yù)測(cè)模型。但是降雨的分布極端復(fù)雜，季節(jié)變化很大。所以研究還在繼續(xù)中。 在對(duì)付雨衰減方面，除留出足夠大的余額之外， 采用分集接收也是一個(gè)可行的辦法。目前國(guó)際上正 在致力于研究空間分集(也就是站址分集)和波速分 集，以及衛(wèi)星分集等的效果。由于對(duì)流層中的湍流運(yùn)動(dòng)，引起溫、濕、壓的隨機(jī)起伏，導(dǎo)致介電常數(shù)的隨機(jī)起伏。引起接收信號(hào)相位和幅度的快速變化。我們稱之為“閃爍”(Scintilation)，這也是目前研究的重點(diǎn)。1.2 復(fù)雜條件下的地面視距傳播 蜂窩移動(dòng)通信，以及大量使用微波、毫米波、亞 毫米波來組成局域網(wǎng)，這些網(wǎng)可以是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，也 可以是接人網(wǎng)。這些電路多數(shù)是在建

7、筑物林立的城 市使用，地形復(fù)雜，電磁環(huán)境惡劣。電路基本上是在 建筑物和樹木中間的多次散射傳播，到達(dá)接收機(jī)的 是來自不同方的具有不同相位和幅度的多徑信號(hào)。 其衰減特性和衰落特性均非常復(fù)雜。為了給系統(tǒng)設(shè) 計(jì)提供一個(gè)比較準(zhǔn)確的傳播模型，電波傳播工作者 正在開展理論和實(shí)驗(yàn)工作。特別是最近在無線通信 中，廣泛使用所謂 MIMO體制，即多輸人一多輸出(MultipleInput-MultipleOutput)系統(tǒng)。在收、發(fā)兩端都有多付天線。它已經(jīng)用在 3G移動(dòng)通信，將來可以用于高度可靠的無線局域網(wǎng)。它可以構(gòu)成一個(gè)高度有效的天線分集系統(tǒng);還可以作為多路平行信息傳輸通道，增大通信容量，提高頻率利用率。同樣，I

8、TU-R也提供了預(yù)測(cè)模型，但是精度還不夠理想，還有許多工作要做。1.3 樓宇傳播特性的研究 無線通信有許多情況是在室內(nèi)進(jìn)行的。家庭網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、許多無線局域網(wǎng)等都是在室內(nèi)。近年來，研究樓宇傳播非常受到關(guān)注。這里包括收、發(fā)端均在樓宇內(nèi)部的傳播和一端在外，另一端在樓宇內(nèi)部的傳播，以及房間內(nèi)部有無金屬家具等多種不同情況。特別是新的建筑材料不斷出現(xiàn)，微波毫米波在這些材料的墻體、天花板、地板的反射、散射，以及穿透這些材料的特性，都需要進(jìn)行研究。大體上有統(tǒng)計(jì)模型法、定點(diǎn)路徑測(cè)試、計(jì)算機(jī)射線追跡等方法。1.4 短波通信 這是使用最久遠(yuǎn)的一種通信。由于它的頻帶很窄，使用的范圍已經(jīng)有所縮小。但她并沒有完全退出歷史

9、舞臺(tái)。在軍事通信，航空通信、廣播等方面，仍有應(yīng)用前景。廣泛采用各種自適應(yīng)技術(shù)，如頻率自適應(yīng)，天線自適應(yīng)，數(shù)碼率自適應(yīng)等，使短波通信的質(zhì)量和通信帶寬都有大幅度的提高。近垂直人射短波天波(Near-Vertical-IncidenceSkywave)通信，可以在近距離(幾百公里)克服地形的地物，如叢林、 沙漠、高山等的影響。據(jù)報(bào)道，美國(guó)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中就使用了這種通信。2 環(huán)境監(jiān)測(cè)中的電波傳播問題 隨著人們生活水平的提高，以及工業(yè)化對(duì)環(huán)境 影響的加劇，人們愈來愈關(guān)心環(huán)境對(duì)人類工作和生 活的影響。環(huán)境問題引起了全人類的極大關(guān)注。環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，成為科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。2.1 用電磁波(包括

10、光波)的方法，來監(jiān)測(cè)地球大氣層和宇宙空間 遙遠(yuǎn)探測(cè)是測(cè)量大氣層和宇宙空間最常用的方 法。電離層測(cè)高儀、激光雷達(dá)、非相干散射雷達(dá)、部 分反射雷達(dá)、相干散射雷達(dá)、SAR、輻射計(jì)(radiome-ter)、散射計(jì)(scaterometer)、衛(wèi)星信標(biāo)接收法、大功率加熱法等等，種類繁多，難以一一列舉。在所有這些設(shè)備中，多需要分析所測(cè)得的資料，得出所需要的結(jié)果。這就需要了解電磁波和環(huán)境參數(shù)相互作用的機(jī)制和定量關(guān)系，這些都是電波傳播需要研究的問題。有些參數(shù)需要全球進(jìn)行觀測(cè)，才能得出有意義的結(jié)果，所以國(guó)際合作特別重要。以電離層觀測(cè)為例，全球幾十個(gè)國(guó)家用各種不同的方法，觀測(cè)了幾十年。為了提出一個(gè)國(guó)際通用的電離

11、層模型，國(guó)際電離層參考模型(IRI)，幾十個(gè)國(guó)家的科學(xué)家通力合作，已經(jīng)公布了IRI的模型。但是還需要繼續(xù)努力，不斷提高。每年召開一次國(guó)際會(huì)議進(jìn)行討論。多數(shù)全球性的觀測(cè)，需要用統(tǒng)一觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理規(guī)范，組成一個(gè)全球的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。所測(cè)資料除送世界數(shù)據(jù)中心外，還實(shí)時(shí)地送到互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)站，供大家共享。2.2 環(huán)境的監(jiān)測(cè) 有許多電磁環(huán)境參數(shù)，直接影響到人類的生活和身體健康，需要不斷地加以監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。大面積的如太陽爆發(fā)的監(jiān)測(cè)、臭氧層監(jiān)測(cè)、流星雨監(jiān)測(cè)、小行星的檢測(cè)等。需要全球合作，交換資料數(shù)據(jù)，即時(shí)發(fā)出警報(bào)。小范圍的如電磁干擾的測(cè)量、有害輻射的監(jiān)測(cè)等。 2.3 災(zāi)難事件的預(yù)報(bào) 用電磁波方法來

12、預(yù)報(bào)災(zāi)難事件，如地震、洪水、 火山爆發(fā)、雷電等的發(fā)生是一個(gè)正在探索中的領(lǐng)域。以地震預(yù)報(bào)為例，日本和俄羅斯的科學(xué)家，接收和分析震前輻射的電磁波已有多年的歷史。國(guó)際上出現(xiàn)了地震電磁學(xué)這個(gè)科學(xué)名詞。認(rèn)為在地震前和地震中有很強(qiáng)的電磁輻射，能量分布在DC,ULF,ELF, VLF,HF很寬的波段范圍。有文獻(xiàn)報(bào)道，關(guān)島大地震收到了ULF信號(hào)。日本神戶大地震,VLF導(dǎo)航 信號(hào)出現(xiàn)異常。希臘科學(xué)家曾成功地預(yù)報(bào)一次地 震。日本綜合通信研究所的科學(xué)家們，利用甚長(zhǎng)基 線干涉儀和激光雷達(dá)來監(jiān)測(cè)地球“板塊”之間的距離和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 雷電的研究有很大的發(fā)展，美國(guó)已經(jīng)在全國(guó)建立一個(gè)雷電觀測(cè)網(wǎng)。雷電所輻射出的能量可以引起輸電線

13、路和電器設(shè)備產(chǎn)生故障，飛機(jī)航行也要躲開雷電區(qū)。人們還發(fā)展了人工觸發(fā)雷電的方法，以便更主動(dòng)地來研究雷電。 煤巖擠壓，發(fā)生斷裂，也可以輻射電磁波。研究這些輻射的特性，可望發(fā)展出預(yù)報(bào)煤礦事故的電子系統(tǒng)。 發(fā)展更先進(jìn)的過程預(yù)報(bào)方法，也是今后的重要 發(fā)展方向。要利用功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，以及正在發(fā)展中的分維理論、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、人工智能等新理論和新算法，發(fā)展出能夠進(jìn)行自學(xué)習(xí)、自組織、自更新的智能化預(yù)報(bào)模型或預(yù)報(bào)方法。預(yù)測(cè)模型對(duì)于電波傳播研究是十分重要的。電波傳播 研究，實(shí)際上要經(jīng)過測(cè)試、模型化(建模)、應(yīng)用這三 個(gè)階段，也可以稱之為電波傳播研究的三要素。建模是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。3 電波傳播與

14、遙感和電磁兼容的結(jié)合 上世紀(jì)末期，遙感和電磁兼容獲得迅速發(fā)展。 電波傳播研究和這兩門學(xué)科相結(jié)合，引出許多新的 課題研究。遙感中使用各種光學(xué)的、微波的探測(cè)設(shè)備。由于微波遙感可以做到全天候探測(cè)，在各種天 氣條件下，能夠 24小時(shí)工作,所以倍受青睞。使用 的頻率主要是 C波段和 L波段。從衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球，用散射計(jì)(Scaterometer)、輻射計(jì)(Radiome-ter)、綜合孔徑雷達(dá)(SAR)，特別是在 SAR上加極 化分集、干涉儀工作方式。探測(cè)地面、海面、地物、冰 雪、植被、農(nóng)作物、土壤鹽含量等參量。分解度可以達(dá)到3m至100m。 遙感不僅和設(shè)計(jì)通信電路一樣，需要知道電波傳播各種路經(jīng)特性，它

15、還需要掌握各種被測(cè)對(duì)象在不同人射角、不同頻率、不同介電特性的反射特性和散射特性。沒有充分的電波傳播資料，就不可能反演出所需的測(cè)量結(jié)果。反演資料所用的方法，多數(shù)是電波傳播研究中廣泛研究的電磁數(shù)字計(jì)算方法。所以遙感是電波傳播研究的一種應(yīng)用和電波傳播的研究緊密相連。 電磁兼容學(xué)科的蓬勃發(fā)展，是人們廣泛使用電器設(shè)備、電子系統(tǒng)的必然結(jié)果。合理安排各種設(shè)備的工作頻率、輻射功率、彼此的間隔，使得不產(chǎn)生相互干擾，彼此“和平共處”，是電磁兼容的研究任務(wù)。計(jì)算各種原件、部件、印制板、導(dǎo)線的輻射特性;計(jì)算各個(gè)輻射源之間的相互作用和影響;研究各種材料、形狀、構(gòu)件的電磁波屏蔽特性;制定各種輻射標(biāo)準(zhǔn)等等，是電磁兼容的任務(wù)

16、。這里面有大量的電波傳播問題。多數(shù)問題是電波傳播研究的應(yīng)用，有些問題利用電波傳播的研究方法。所以電波傳播和電磁兼容的關(guān)系，既是電波傳播成果在電磁兼容方面的應(yīng)用，同時(shí)也可以看成是電波傳播和電磁兼容相互交叉，相互促進(jìn)。和電波傳播相比，電磁兼容和工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合更加緊密，實(shí)用性很強(qiáng)，更加易于獲得社會(huì)的支持。所以，電波傳播研究的許多成果，可以轉(zhuǎn)移到電磁兼容，則將獲得更加強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。4 電磁波生物效應(yīng) 研究電磁波對(duì)人體的影響，已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。 但近年來，由于超高壓輸電網(wǎng)的興起，通信、雷達(dá)及 其他工業(yè)設(shè)備中大功率輻射的存在，特別是移動(dòng)電 話和無繩電話，無接觸式智能卡的廣泛應(yīng)用，電磁波 對(duì)人體的影響，引起

17、了社會(huì)的廣泛關(guān)注。 研究生物效應(yīng)的動(dòng)力來自兩個(gè)方面。一是研究電 磁輻射對(duì)人體的有壞影響。另外方面是利用電磁波 來診斷疾病和治療疾病。因?yàn)殡姶挪▽?duì)人體的影響 有很大的頻率依賴性，研究最多的有兩個(gè)頻段，一個(gè) 是電力工頻(50-60赫茲)，另一個(gè)是包括微波在內(nèi)的無線電波段。對(duì)電力線的研究開始注重電場(chǎng)的影 響，以后發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)的影響很小，而磁場(chǎng)的影響是主要 的。一根輸電線的電壓是不變的，而電流則變化很 大，所以電力線周圍的磁場(chǎng)變化是大的。曾經(jīng)有報(bào) 導(dǎo)電力線磁場(chǎng)和兒童出現(xiàn)白血病有關(guān)。近來的研究 表明，多數(shù)科學(xué)家傾向于電力線的影響不大。 微波輻射對(duì)人體影響的研究，獲得了很大的進(jìn) 展。有關(guān)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，陸續(xù)公布了

18、無線電輻射照射的安全標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 3千赫至300千兆赫，最大允許照射(MPE)值和比吸收率(SAR)兩個(gè)閥值。認(rèn)為在這個(gè)閥值以下，就沒有太大影響。值得注意的是，照射分全身照射和局部照射。移動(dòng)電話的照射屬于局部照射，據(jù)說70%的能量都被人腦所吸收，其影響當(dāng)然遠(yuǎn)大于全身照射的情況。 電磁波對(duì)生物組織的效應(yīng)，可以分為熱效應(yīng)和 非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)的機(jī)制比較明確，當(dāng)組織中所感應(yīng)的電磁場(chǎng)達(dá)到一定的數(shù)值后，就會(huì)體溫升高。上述標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù)熱效應(yīng)制定出來的?，F(xiàn)在問題是電磁波的非熱效應(yīng)。非熱效應(yīng)的機(jī)制還不很清楚，特別是在電磁波長(zhǎng)期照射下(雖然強(qiáng)度在安全閥值以下)，會(huì)對(duì)分子水平和細(xì)胞水平會(huì)產(chǎn)生什么影響，是 否會(huì)

19、使 DNA產(chǎn)生變化等等問題，遠(yuǎn)未得到解決。文獻(xiàn)上發(fā)表了很多關(guān)于這方面的測(cè)試結(jié)果，但還缺乏系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的測(cè)試資料。有些測(cè)試結(jié)果甚至是互相矛盾的。電磁波對(duì)人體的影響也有可利用的一面。利用 電磁波對(duì)人體影響來診斷和治療疾病，已經(jīng)發(fā)展成 為專門的技術(shù)。如核磁共振成像(MRI)、微波治療 儀等就是例子?？煞窭秒姶泡椛洌瑏碛绊懞透淖?nèi)梭w的DNA，使之向有利于人體的方向轉(zhuǎn)化，是科學(xué)家們正在探索的問題。 總之，電磁輻射對(duì)動(dòng)物和人體的影響，是一個(gè)重要的研究課題，盡管已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但沒有搞清楚的問題還很多。還需要開展更多的研究，特別是需要有系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的、合乎科學(xué)規(guī)范的測(cè)試研究。5 計(jì)算電磁學(xué)的研究 計(jì)算

20、電磁學(xué)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的情況下 發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它是研究電磁現(xiàn)象的一種新的有力手段。特別是對(duì)一些復(fù)雜系統(tǒng)，它差不多是唯一可用的手段。所謂復(fù)雜系統(tǒng)是指結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜、物體形狀復(fù)雜，或者媒質(zhì)性質(zhì)復(fù)雜。假如希望對(duì)問題得出精確的，而不是粗略的近似結(jié)果，許多過去認(rèn)為是簡(jiǎn)單的問題，現(xiàn)在也都會(huì)成為復(fù)雜問題。例如，一部通信車頂上裝一副天線，過去計(jì)算假定車頂是個(gè)無限大平面，這是一個(gè)非常粗略的近似。假如現(xiàn)在要考慮車身的不規(guī)則形狀對(duì)天線性能如方向圖的影響，這就是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。又比如媒質(zhì)方面，新出現(xiàn)許多新的媒質(zhì)。非線性媒質(zhì)、周期性不均勻媒 質(zhì)、手征型(Chiral)媒質(zhì)、各向異性媒質(zhì)、雙各向異性(Biani

21、sotropic)等媒質(zhì)，計(jì)算起來就是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)問題。計(jì)算電磁學(xué)已經(jīng)成為電磁波工程領(lǐng)域中非?；钴S的領(lǐng)域。 計(jì)算電磁學(xué)的內(nèi)涵非常廣泛，用于處理天線、電磁兼容、電波傳播、遙感逆散射、微波元件設(shè)計(jì)和計(jì)算、雷達(dá)目標(biāo)特性、集成電路設(shè)計(jì)等方面的問題，都 獲得了良好的結(jié)果。在今后，隨著計(jì)算機(jī)性能的進(jìn)一步提高，將會(huì)出現(xiàn)更多新的計(jì)算方法。 計(jì)算電磁學(xué)除了用于處理散射、逆散射等問題外，電磁計(jì)算成象是新近發(fā)展起來的一個(gè)分支。人們不滿足于一大堆數(shù)據(jù)，而希望有三維的圖形顯示。另外也將引人很多新的計(jì)算方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、分維理論、模糊算法、小波分析法、人工智能算法等，以及它們互相結(jié)合所產(chǎn)生的新的計(jì)算方法。這些

22、算法各有其所長(zhǎng)。例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在模式識(shí)別、圖象處理等方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。遺傳算法則在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)出很好?？傊?，針對(duì)不同的問題，采用不同的算法。當(dāng)然，許多較為成熟的方法，如矩量法、有限元法、有限差分法等，將繼續(xù)發(fā)展，特別是注重發(fā)展一些雜交性方法。6 能量傳輸?shù)难芯總鹘y(tǒng)地，電磁波主要用于傳輸信息，傳輸能量則 主要是有線的責(zé)任。近年來，將電磁波用來傳輸能量的研究有了一定的進(jìn)展。利用微波將在空間獲取的太陽能傳送到地面，在美國(guó)和日本等國(guó)已進(jìn)行了多年的研究。最近又有報(bào)導(dǎo)，有利用電磁波從地面向飛行體如飛機(jī)、氣球、飛艇等輸送能源的研究。也有人研究利用微波向在高速公路行駛中的汽車輸送能量的可能性。

23、空間太陽能的利用，整個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)收集太 陽能的空間平臺(tái)、將太陽能轉(zhuǎn)換成微波能的裝置，然后用一個(gè)微波發(fā)射系統(tǒng)將這些微波能發(fā)射到地面。 在地面用天線接收這些來自空間的微波能，然后再 將其轉(zhuǎn)換為便于人們使用的電能。這是一種可以持 續(xù)使用的能源，在不可再生能源日益緊張的今天，空 間微波能源不失是一個(gè)可能的替代能源。近日再度 受到人們的重視，特別是美國(guó)和日本。 用微波集束天線傳輸空間產(chǎn)生的太陽能到地面 使用的建議在 1968年就提出來了。30年過去了， 基本概念沒有新的突破，但是有一些試驗(yàn)結(jié)果?？?的來說，沒有大的進(jìn)展。近年來，由于世界人口的增 加，對(duì)能源的需求日益迫切。石化資源的有限，空間 太陽能的

24、利用重新獲得美國(guó)和日本政府的重視，計(jì) 劃發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，進(jìn)行試驗(yàn)。 2001年，日本的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和工業(yè)部(METI)計(jì) 劃在2001年4月開始太陽空間能源衛(wèi)星的研究，到 2040年用大型太陽能衛(wèi)星工作。計(jì)劃輸出 1G瓦 (相當(dāng)一座核電站)衛(wèi)星放在同步軌道，有 2個(gè)3X 1km的太陽能板。發(fā)射天線的直徑為 1km。地面 接收天線為幾km的半徑。美國(guó) NASA也開始研究，于 1999年啟動(dòng)了SERT計(jì)劃。(Space solar Power Exploratory Research and Technology)希望利用新的技術(shù)進(jìn)展，找出新的途徑。如有的建議用小功率的激光射束。7 地下、水下電波傳播研究地下、水下以及其他特殊的媒質(zhì)中的電波