無線電波（Radio Waves），又稱為無線電、無線電磁波、電磁波，是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的射頻頻段的電磁波。通常頻率在3000GHz以下，而頻率在3000GHz附近的電磁波既可視為無線電波，亦可視為光波。
無線電波的傳播不必依賴傳輸媒質，即可以像光波一樣在真空中進行傳播。無線電波是橫波，即電場和磁場的方向都跟波的傳播方向垂直，在無線電波中，各處的電場強度和磁感應強度的方向也總是互相垂直的，這樣，它們總是互相切割，不斷產生出新的電磁波向遠方傳播。無線電波在空間中的傳播方式有直射、反射、折射、穿透、繞射（衍射）和散射。對應傳播方式，無線電波有地波、天波和空間波之分，適合于不同波長無線電波的傳播。無線電波按其波長可分為4個波段。與紅外線鄰近的波長最短的波段稱微波（波長約1~10-4米），比微波的波長長的波段依次為短波（波長102~1米）、中波（波長103~102米）和長波（波長105~103米）。
1865年，英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋預言了無線電波的存在。1888年，德國物理學家海因里希·赫茲證明了它的存在。1894年，在英國牛津，人類第一次傳送了無線電波。次年，意大利物理學家伽利爾摩·馬可尼開發了第一套無線電傳輸系統。巴西牧師羅伯托·蘭德爾·德莫拉在1900年完成了首次語音傳輸。1901年，第一條信息穿越了大西洋，從美國到達英國。1906年的平安夜，美國進行了第一次無線電廣播，播放了第一首廣播音樂，是漢德爾和廣播員雷金納德·范信達一起演奏的小提琴的錄音。
人類利用無線電波的傳輸特性實現信息在空間的傳輸，發明無線電報、無線電廣播、電視和移動電話等；利用無線電波的反射特性實現對目標的探測，發明雷達、無線電遙感遙測、無線電導航定位等技術；利用無線電波輻射的能量來烤熟食品，發明微波爐等。
發展歷程
1860年，詹姆斯·麥克斯韋離開阿伯丁港前往倫敦皇家學院任教，在一年中要花9個月進行教學的同時進行電磁學領域的研究并做出許多成就。1864年，麥克斯韋向倫敦皇家自然知識促進學會遞交電磁學論文，為證明電流產生電場和磁場的原理以及電場與磁場之間的關聯性，他采用數學工具建立4個數學方程式，即“麥克斯韋方程”。通過該方程組在解釋電磁感應現象的同時，提出光實質是一種電磁波的觀點，首次將光學和電磁學聯系在一起。
1887年，海因里希·赫茲用他自己設計的實驗裝置證實電磁波的存在，并根據實驗數據得出的波長以及電路的振蕩頻率算出電磁波的傳播速度，從而揭開電磁波的真相。后來他又繼續深入他的研究，用實驗的方法觀察到電磁波的折射、偏振、衍射等原本屬于光的性質。1888年1月赫茲在他的論文《論動電效應的傳播速度》中總結了他的實驗發現，同時赫茲在電磁波實驗過程還發現了光電導效應。
英國人古列爾莫·馬可尼在1896年獲得無線電報專利，并在兩年后建起跨英吉利海峽的無線電報通信，無線電技術開始在各國迅速發展，這也標志著戰爭“無縫通信”時代的到來。
1893年夏天，特斯拉在密蘇里州的圣路易斯全國電燈聯合會做報告，展示了世上第一臺高頻振蕩器——無線電發射機。報告中，他描述并演示了無線電通信的基本原理。1893-1894年，特斯拉作了一系列報告，詳細闡述了無線電發送和接收方面的六項基本要求。
1895年6月，21歲的伽利爾摩·馬可尼把無線電信號發送到了1.5英里外的地方，并于1896年來到倫敦發表了和特斯拉在1893年所做的一模一樣的無線電報告。1897年9月2日，特斯拉的無線控制技術專利申請獲得登記，編號為645576和649621。這是世界上最早的無線電技術藍本。但為時已晚，公眾都以為是古列爾莫·馬可尼在1895年取得了這一功績，以至于馬可尼在1909年因為“對無線電報發展的貢獻”獲得諾貝爾物理學獎。1901年12月12日，意大利發明家古列爾莫·馬可尼經過多次試驗和長期探索，首次完成橫渡大西洋的無線電波通信。
1906年的平安夜，美國進行了第一次無線電廣播，播放了第一首廣播音樂，是漢德爾和廣播員雷金納德·范信達一起演奏的小提琴的錄音。
產生
無線電波的產生、波動與傳播，可用水波為例來說明：如果向一個平靜的水面投入一個鐵球，由于水的不可壓縮性和流動性，鐵球落人點位置的水，就被擠壓而向四周擴散，使其外圍1圈的水位逐漸抬高，相對外圍2圈的水產生勢能，該勢能轉化為動能使水繼續向外圍擴散釋放，使2圈的水位也逐漸抬高，其勢能再轉變為動能繼續向3圈擴散，這種勢能與動能不斷相互轉換的過程，就形成了水波及其能量向外擴散傳播的波動現象。
在傳播方向上，水波是一個振幅逐漸降低的正弦波波形；在水波傳播方向上的某個點會隨時間上下垂直波動，符合正弦波的變化規律；同樣在該位置上，勢能與動能不斷相互轉換，沿傳播方向上的速度也經歷正弦波規律的波動變化。無線電波在空中的產生、波動與傳播基本類似，只不過它是由電場與磁場或者電能與磁能的相互轉換形成的，是電場E與同相振蕩且相互垂直的磁場H在空中相互產生轉換、波動而向外傳播的過程（下圖）。
在圖1中，在O點沿x方向立一根導線，使一定頻率的正弦交變電流流過該導線，在其周圍就會產生一個變化的磁場，由于電磁感應，在磁場外圍會產生或感應出一變化的電場，該電場又在其附近感應或激勵出磁場，如此循環下去，就產生了一個通過波動不斷向外輻射和傳播的電磁波，也稱為無線電波或電波。
傳播特性
發射天線或自然輻射源產生的無線電波，通過自然條件下的媒質或真空到達接收天線的過程，稱為無線電波的傳播，它是一種電磁能量的傳播。與其他波動如聲波、機械波等不同，電波的傳播不必依賴傳輸媒質，即可以像光波一樣在真空中進行傳播，這是無線電波的重要特征之一。
因此在研究電磁波的傳播特性時，為了方便常采用在自由空間（真空）傳播的概念，定義為電導率為零、相對介電常數：和相對磁導率μ都恒為1的各向同性、均勻無耗介質空間，其介質特性與真空等效。電磁波在自由空間傳播時，只有直線傳播的擴散損耗，傳播速度等于真空中的光速。
但實際的電磁波絕大多數是在存在著各種各樣媒質的環境中傳播的，這些媒質的電磁參數具有明顯的不均勻性和隨機性，使得通過它們的電磁波的傳播特性發生了一定程度的隨機變化，比如產生反射、折射、散射、繞射、色散和吸收等現象，并可能引起無線電信號的畸變。實際傳播媒質對電波信號傳播的影響主要表現在傳輸的吸收性損耗、相速度變化、傳播方向的改變、干擾和噪聲等方面。
若傳輸媒質的特性隨時間而產生隨機變化，則稱該媒質是隨（機）參（量）的。電波在隨參媒質中傳播，會出現信號隨時間的隨機起伏，產生衰落現象。這種衰落可以是由電離層吸收作用的變化而產生的吸收型衰落，其變化一般較慢，周期是幾分鐘到幾小時，甚至長達幾個月，稱為慢衰落；也可以是由電離層狀態的隨機變化導致路徑實時改變，產生多徑效應的干涉型衰落，其變化周期較短，通常在幾分之一秒到幾分鐘之間，稱為快衰落。不同頻率信號的衰落情況不同，稱之為選擇性衰落。信號的衰落會造成信號失真，對于無線電通信和導航系統等，將嚴重影響其獲取信息的準確性和可靠性。
若傳播媒質對傳播的影響與電波頻率有關，則稱媒質是色散的。電波在這種媒質中傳播時，相速度會發生變化，即不同頻率的無線電信號傳播的速度不同，當到達接收點時，信號將產生失真，已不再保持發射時各頻率分量的正確相位關系，即出現了色散效應。在地球大氣中，對流層對20GHz以上、電離層對30MHz以下的無線電波分別存在色散效應。另外，由于多徑傳輸時的多相位現象，在最大和最小延遲差與信號的帶寬可比擬時，也會使信號波形產生明顯的畸變。
若傳播空間存在不同特性的傳輸媒質，或媒質具有不均勻性，則稱為非均勻媒質空間。無線電波在其中傳播時，會產生折射、反射、繞射等現象，使傳播方向發生改變。有時通信系統可以利用這個現象來增加電波傳播的距離，但在無線電導航中也會造成對距離、角度或方位等參數測量的精度下降。
由于地球表面的起伏不平及大氣對電波的多級折（反）射，電波會經由不同途徑（信道）到達接收端，其傳播距離、信號相移、衰減特性都不同，這時接收端信號的總和將是不穩定的起伏信號，將其稱為多徑干擾。另外，無線電波在空間傳播時，地球大氣中的帶電微粒與之相互作用，也會對有用信號產生干擾和噪聲，從而對信號的正確傳播造成不利影響。
波段劃分
無線電波又可分為平面波、球面波和柱面波，點輻射源產生的電磁波即為球面波，直線輻射源產生的為柱面波，而到了無窮遠處，球面波或柱面波的曲率變得很小，可近似視為平面波。無線電波的頻率范圍可從幾Hz到3000GHz，對應的波長從幾萬km到0.1mm。按照頻率范圍的不同及其傳播特性的差異，可將其劃分為若干個波段，如下表所列。
注：分米波、厘米波和毫米波統稱微波
各波段用途
按波長分類
無線電波按其波長可分為4個波段。與紅外線鄰近的波長最短的波段稱微波（波長約1~10-4米），比微波的波長長的波段依次為短波（波長102~1米）、中波（波長103~102米）和長波（波長105~103米）。在實際使用中，不同波段的無線電波的傳播方式和應用領域等各不相同。
傳播方式
無線電波在空間中的傳播方式有直射、反射、折射、穿透、繞射（衍射）和散射。無線電波由天線輻射出去后，向各方向傳播，有的沿地表面傳播；有的射向天空，靠電離層反射傳播；有的像光線一樣在空間直線傳播。自由空間中由于沒有阻擋，電波傳播只有直射，不存在其他現象。對于日常生活中的實際傳播環境，由于地面存在各種各樣的物體，使得電波的傳播有直射、反射、繞射(衍射)等。另外，對于室內或列車內的用戶，還有一部分信號來源于無線電波對建筑的穿透。這些都造成無線電波傳播的多樣性和復雜性。
按特征劃分
直射
在視距內可以看作無線電波在自由空間中傳播。直射波傳播損耗公式同自由空間中的路徑損耗公式：PL=32.44+20lgf+20lgd。其中，PL為自由空間的路損，單位是dB；f為載波的頻率，單位是MHz；d為發射源與接收點的距離，單位是km。
反射、折射與穿透
在電磁波傳播過程中遇到障礙物，當這個障礙物的尺寸遠大于電磁波的波長時，電磁波在不同介質的交界處會發生反射和折射。另外，障礙物的介質屬性也會對反射產生影響。對于良導體，反射不會帶來衰減；對于絕緣體，他只反射單射能量的一部分，剩下的被折射入新的介質繼續傳播；而對于非理想介質，電磁波貫穿介質，即穿透時，介質會吸收電磁波的能量，產生貫穿衰落。穿透損耗大小不僅與電磁波頻率有關，而且與穿透物體的材料、尺寸有關。一般室內的無線電波信號是穿透分量與繞射分量的疊加，而繞射分量占絕大部分。所以，總的來看，高頻信號（例如1800MHz）的室內外電平差比低頻信號（800MHz）的室內外電平差要大。并且，低頻信號進入室內后，由于穿透能力差一些，在室內進行各種反射后場強分布更均勻；而高頻信號進入室內后，部分穿透又穿透出去了，室內信號分布就不太均勻，也就使用戶感覺信號波動大。
繞射(衍射)
在電磁波傳播過程中遇到障礙物，這個障礙物的尺寸與電磁波的波長接近時，電磁波可以從該物體的邊緣繞射過去。繞射可以幫助進行陰影區域的覆蓋。繞射波是建筑物內部或陰影區域信號的主要來源。繞射波的強度受傳播環境影響很大，且頻率越高，繞射信號越弱。
散射
在電磁波傳播過程中遇到障礙物，這個障礙物的尺寸小于電磁波的波長，并且單位體積內這種障礙物的數目非常巨大時，會發生散射。散射發生在粗糙物體、小物體或其他不規則物體表面，如樹葉、街道標識和燈柱等。
按距離劃分
視距傳播
無線電波視距傳播的一般形式主要是直射波和地面反射波的疊加，結果可能使信號加強，也可能使信號減弱。由于地球是球形的，受地球曲率半徑的影響，視距傳播存在一個極限距離R，它受發射天線高度、接收天線高度和地球半徑影響。
超視距傳播
對流層反射波
產生于對流層。對流層是異類介質，由于天氣情況而隨時間變化。它的反射系數隨高度增加而減少，這種緩慢變化的反射系數使電波彎曲。對流層反射方式應用于波長小于10m(即頻率大于30MHz)的無線通信中。對流層反射波具有極大的隨機性。
電離層反射波
當電波波長大于1m(即頻率小于300MHz)時，電離層是反射體。從電離層反射的電波可能有一個或多個跳躍，因此這種傳播用于長距離通信，同對流層一樣，電離層也具有連續波動的特性。
由于移動終端的天線高度比較低，傳播路徑總是受到地形及人為環境的影響，使得接收信號大量地散射、反射或疊加。傳播環境的復雜性體現在地形、人為建筑物、人為噪聲干擾的多樣性。例如，周圍有樹林的地形，樹葉會造成無線電波大量散射。而對于城市環境，由街道兩旁的高大建筑導致的波導效應，使得街道上沿著傳播方向的信號增強，垂直于傳播方向的信號減弱，兩者相差可達10dB左右。另外，機動車的點火噪聲、電力線噪聲、工業噪聲等人為噪聲，都會對接收信號造成干擾。
傳播分類
無線電波是橫波，即電場和磁場的方向都跟波的傳播方向垂直，在無線電波中，各處的電場強度和磁感應強度的方向也總是互相垂直的，這樣，它們總是互相切割，不斷產生出新的電磁波向遠方傳播。
由于地面、高山、電離層等對各波段無線電波的吸收、反射、透射等性能的不同，無線電波在空間的傳播通常采用3種傳播分類：地波傳播，天波傳播和空間波傳播。這3種傳播分類，適合于不同波長無線電波的傳播。長波一般采用地波傳播。長波傳播具有穩定性好、受干擾影響小、傳播距離遠等優點，超長波甚至能作環球傳播。但長波需要龐大的天線設備，實際應用不多。通常只用于潛艇和遠洋航行的通信等。中波可用天波與地波兩種方式傳播。白天由于電離層吸收作用較大，主要靠地波傳播。晚上電離層吸收作用減少，天波傳播可大大增加傳播距離。所以，中波晝夜信號強度差別較大，不適合遠距離通信，而常用于國內廣播等。短波主要靠天波傳播，經電離層和地面的多次連續反射，可傳播到很遠的地方。短波傳播的最大缺點是不穩定，一般用作各種長、短距離的通信。超短波與微波的繞射能力差，又會穿透電離層，因此不適合地波或天波傳播，只適合空間波傳播，由于空間波傳播的距離有限，為增加傳播距離，可采取增高發射天線高度和接力通信等方法。
地波傳播
地波傳播是無線電波沿地球表面附近空間的傳播，傳播時要求無線電波能繞過地球表面起伏不平的山巒，以及高低不一的建筑物等障礙物，這樣才能傳到較遠的地方。當電磁波的波長大于或相當于障礙物的尺寸時，波的衍射性能較好，即可繞過障礙物。因此，長波能很好地繞過幾乎所有的障礙物，而中波還能較好地繞過不太大的障礙物，短波和微波的繞射能力就很差。由此可知，地波的傳播方式是較適合于長波和中波的傳播。
當地波沿地面傳播時，也會被地面所吸收而損失部分能量。這種吸收與地面導電性能和波長有關。導電性能越好，波長越長吸收越小。由于海水導電性能好，因此，無線電波在海面上傳播比在陸地上衰減少。由于地面的電性質在短時間內變化很小，因此，地波傳播的優點是比較穩定、受干擾小。對長波來講更是具有傳播距離遠的優點。
天波傳播
天波傳播是無線電波通過電離層反射方式而進行的傳播。地球的大氣層一般可分為3層：離地面18千米以內，大氣是互相對流的，稱為對流層；離地面18~60千米的空間，氣體對流現象減弱，稱為平流層；離地面60~20000千米的范圍，稱為電離層。電離層只反射入射角較大的無線電波，使它經電離層的反射可傳播到相當遠的距離。
電離層反射特性還與無線電波的波長有關，長波、中波和短波都可以被電離層反射，波長越長，越容易反射。而微波和超短波基本上穿透電離層而不反射。當無線電波射入電離層后，在無線電波交變電磁場的作用下，電離層中的自由電子會作相應的振動，通過與正離子或中性原子的碰撞，使它們的無規則熱運動加劇。這樣無線電波的部分能量將轉化為熱能被損耗。電離層的這種吸收作用隨自由電子密度或氣體分子密度的增大和無線電波波長的增長而增大。因此，綜合以上諸多因素，天波傳播最適合于短波的傳播，因為波長太短的超短波，電離層不反射；而對長波和中波，則電離層的吸收又太強。天波傳播的最大缺點是傳播不穩定。電離層氣體的電離狀況取決于太陽輻射的強弱，使其中自由電子的密度在一天中有很大的變化。這種不穩定情況在傍晚和黎明最為明顯，如收聽遠地的電臺，會發現原已調準的電臺突然聲音變小，繼而聽不清楚，稱為“頻率逃逸”現象。
空間波傳播
空間波傳播是無線電波像光那樣沿直線的傳播。由于地球近似是球體，因此，空間波是傳不遠的，傳播的最遠距離不能超過視線距離。無線電波除了直接從發射天線傳播到接收天線外，也可以經地面反射而傳到接收天線。因此，接收天線接收到的應是這兩種波的合成波，但微波與超短波采用空間波傳播，沒有電離層反射。
空間波傳播中的一個主要問題是大氣吸收。大氣對低于1000兆赫頻率的無線電波的吸收非常微弱，但對于高于此頻率的微波，吸收則明顯增大，這是由于微波頻率所相應的光子能量與大氣中一些分子的轉動能級的間距相接近，從而引起有選擇性的共振吸收。因此，在微波通信中，選擇微波的頻率應避開會引起共振吸收的頻率。如果在大氣內有像雨、霧之類小水滴的話，則吸收將更為顯著，這是因為水分子為有極分子。當有高頻變化的電場存在時，會使這些分子朝電場方向偏轉，并隨電場的變化而轉動。無線電波的頻率越高，則轉動越快，產生的熱能也越多，從而對無線電波的吸收也越強。
應用
無線電最早應用于航海中，使用摩爾斯電報在船與陸地間傳遞信息。現在，無線電有著多種應用形式，包括無線數據網，各種移動通信以及無線電廣播等。
通信領域
無線電通信的技術原理是先改變導體中電流的強弱產生無線電波，然后通過調試將信息加載于無線電波之上。當無線電波被收信端接收時，就會引起電磁場變化而產生電流，人們通過解調，將信息從電流變化中提取出來，就達到了傳遞信息的目的。
無線電廣播
根據將聲音調制在無線電波上的不同，無線電波又分為調頻波與調幅波兩大類，調頻波簡稱為FM，范圍為87～108MHz。調幅波簡稱AM，可分為中波、短波、長波，相對應的英文簡稱為MW、SW、LW。現在世界上各個廣播電臺發射的無線電波有兩種：一種叫調幅波，另一種叫調頻波。能接收調幅波的收音機就叫調幅收音機，能接收調頻波的收音機就叫調頻收音機。調頻廣播抗干擾能力強，節目聽起來要比調幅廣播高音豐富、清晰、逼真。但調頻廣播不能做遠距離廣播用。調幅廣播在我國只有中波和短波兩個大波段的無線電廣播。中波廣播主要靠地波傳播，也伴有部分天波；短波廣播主要靠天波傳播，近距離內伴有地波。短波傳播距離遠、經濟方便，在通信和廣播領域，短波傳播很快超過了中波傳播。調頻制無線電廣播多用超短波（甚高頻）無線電波傳送信號，使用頻率為88~108MHz，主要靠空間波傳送信號。
電視
通常的模擬電視信號采用將圖像調幅，伴音調頻并合成在同一信號中的方式傳播。數字電視采用MPEG-2圖像壓縮技術，由此大約僅需模擬電視信號一半的帶寬。
電話
移動電話是當前最普遍應用的無線通信方式。當前廣泛使用的移動電話系統標準包括GSM、CDMA和TDMA等。運營商已經開始提供的5G移動通信服務。
數據傳輸
數字微波傳輸設備、衛星等通常采用正交幅度調制。QAM調制方式同時利用信號的幅度和相位加載信息，這樣，可以在同樣的帶寬上傳遞更大的數據量。
藍牙
藍牙是一種短距離無線通信的技術。它可以支持便攜式計算機、移動電話以及其他的移動設備之間相互通信進行數據和語音傳輸。藍牙技術的最大好處是消除了電纜線。目前藍牙技術的傳輸范圍為10米左右，速率為1Mb/s，新標準出來后，可使傳輸范圍達到100米。
無線電對講機
無線電對講機是用于發射和接收語音信息的雙向無線電通信設備。每一部無線電對講機包括一個發射器和一個接收器、一個麥克風和一個擴音器、一條天線和一組電源。手提式對講機用電池作為電源，而車載式無線電可使用汽車電源。
業余無線電是無線電愛好者參與的無線電臺通信。業余無線電臺可以使用整個頻譜上很多開放的頻段。愛好者使用不同形式的編碼方式和技術。有些后來商用的技術，比如調頻、上邊帶調幅、數字分組無線電和衛星信號轉發器，都是由業余愛好者首先應用的。
探測領域
雷達
通過測量反射無線電波的延遲來推算目標的距離，并通過反射波的極化和頻率感應目標的表面類型。
辨識
利用主動及被動無線電裝置可以辨識以及表明物體身份。RFID，即射頻識別，俗稱電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID廣泛應用在物流、零售、倉儲、交通、防偽、安防、醫療、軍事等各個領域，我們常用的公交ID卡就屬此類。
導航領域
所有的衛星導航系統都使用裝備了精確時鐘的衛星。導航衛星播發其位置和定時信息。接收機同時接受多顆導航衛星的信號。接收機通過測量電波的傳播時間得出它到各個衛星的距離，然后計算得出其精確位置。
天文領域
通過射電天文望遠鏡接收到的宇宙天體發射的無線電波信號可以研究天體的物理、化學性質，這門學科叫作射電天文學。
其他領域
加熱
如微波爐利用高功率的微波對食物加熱。
生物學應用
是一種能夠對昆蟲進行無線遙控的新技術。
動力
無線電波可以產生微弱的靜電力和磁力。在微重力條件下，這可以被用來固定物體的位置。
宇航動力
有方案提出可以使用高強度微波輻射產生的壓力作為星際探測器的動力。
參考資料 >
什么是無線電，它給人類帶來了什么?.工業和信息化部.2024-01-25
radio wave.Britannica.2024-01-25
【深度科普】無線電——世界因此相鄰.中國數字科技館.2024-01-25
誰是戰爭的“跨代推手”.m.toutiao.com.2022-06-17