无线电波的特性和传播方式在无线电技术的研究中是至关重要的。在其他方法无法实现的情况下，无线电波的长距离传播特性使得通信成为可能。利用无线电波可以在几米到数千英里的距离之间建立通信。通过短波传播或卫星传播，我们可以同地球另一端的人打电话，或者进行其他形式的通信。与之相比，无线电波的传播距离还要更远。例如，无线电望远镜可以检测到由几光年以外的能量源发出的微弱信号。
无线电波是一种电磁波。因为电磁波包含电场成分和磁场成分，所以在学习电磁波之前有必要先介绍一下电场和磁场。
1.1 电场
任何带电物体，不管是带静电还是有电流从中通过，都有一个电场与之相关联。众所周知，同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引。这可以通过很多方式来证明。例如，梳理过的头发通常容易立起来。这是因为，梳头时梳子和头发摩擦产生静电，结果每根头发都带有相同极性的电荷，它们因相互排斥而立起来。由此可见，电荷之间存在着相互作用力。如果电压达到千伏以上，那么这样的例子的效果就相当显著了。然而，即使是电子电路中相对较低的电压，也会表现出相同的效果，尽管程度要小得多。
任何带电物体都会辐射出电场，如图1-1所示。电势随着与带电物体距离的增加而下降。下面举一个10V的带电球体的例子。在球的表面，电势为10V。然而，随着与球心距离的增加，电势开始下降。由此可见，可以在球体周围画出如图1-1所示的等电势线。
电势随着与球心距离的增大而减弱。这表明，电势的大小与距球心的距离成反比，即增加一倍的距离，电势减半。电势与距球心的距离的变化关系如图1-2所示。
电场决定了其中带电物体的受力大小和方向。电场强度是图1-2中的曲线斜率的负值。曲线的斜率往往表示变量的变化率。在这里，它代表着某一点上的电势对距离的变化率，也就是所谓的电势梯度。可以看出，电势梯度与距离的平方成反比。换言之，若距离增加一倍，则电势的梯度将减少到1/4。
图1-1 电场线和带电球体周围的电势线
图1-2 电势大小与距带电球体距离的关系
1.2 磁场
磁场也很重要。同电荷一样，磁体也可以相互吸引和相互排斥。类似于正电荷和负电荷，磁体有两种磁极，即北极和南极。同极相斥，异极相吸。在磁场中，同样可以发现，磁场强度与距离的平方成反比。
虽然最先为人们所用的磁体是永磁体，但很久以后，人们发现电流在导线中流动也可以产生磁场（见图1-3）。这是很容易验证的，把磁针放在通电导体附近，磁针会发生偏转。图中导线四周特定方向的线就是磁力线。确定磁力线走向的最简单的方法就是在导体周围使用右手螺旋法则。想象一下，右手成螺旋状，拇指指向电流方向。其他手指成螺旋状旋转的方向就是磁力线的走向。
图1-3 通电导线周围的磁力线
1.3 无线电波
正如之前提到的，无线电信号是一种电磁波。无线电信号有着与光波、紫外线和红外线相同的辐射类型，其不同之处在于波长和频率。电磁波在组成上是相当复杂的，它包含不可分离的电场分量和磁场分量。电场平面和磁场平面相互垂直，同时又都与电磁波的运动方向垂直。电磁波可以由图1-4形象地表示。
图1-4 电磁波
发射信号的天线上的电压变化产生电场，而电流的流动引起磁场的变化。我们还可以发现，电场线沿着与天线相同的轴线传播，并随着远离轴线而向外扩散。电场的测量以给定距离上电势的变化量为单位（如V/m），这就是电场强度。
电磁波有很多属性。第一个属性是波长。这是指电磁波上的一个点到下一个完全相同点的距离，如图1-5所示。最明显的一个选取点是峰值点，因为这个点很容易识别，不过选择任何点都是可以的。
图1-5 电磁波的波长
电磁波的第二个属性是频率。这是指电磁波上某一点在一定时间内（通常是1秒）往复运动的次数。频率的单位是Hz，它等于周期/秒。该单位是以发现无线电波的德国科学家的名字命名的。无线电使用的频率通常很高。因此，我们经常要给赫兹加上前缀千、兆和千兆，例如，1kHz是1000赫兹，1 MHz是1兆赫兹，1 GHz是1千兆赫兹（即1000MHz）。最初，频率的单位是没有特定名字的，只是使用周期/秒（c/s）。一些较早期的书籍还给这个单位加上了前缀（如kc/s、Mc/s等）来表示较高的频率。
电磁波的第三个主要属性是速度。无线电波的传播速度和光速相等。对于大多数实际应用，波速取300 000000m/s，尽管更精确的值是299 792 500m/s。
1.4 频率到波长的转换
以前，收音机刻度盘上无线电台的位置是用波长表示的。一个电台对应的波长可能是1500m。现在的电台使用的是频率，因为频率在今天更容易测量。频率计数器可以非常准确地测量出频率，在今天的技术条件下，其成本相对更低。与光速链接，很容易得到频率和波长的关系：
其中，λ是波长（单位：米），f是频率（单位：Hz），c是无线电波的速度（光速），对于实际应用可取300 000000m/s。
在前面的例子中，1500m的波长对应的频率为300 000 000/1500，即200千赫兹（200 kHz）。
1.5 无线电频谱
电磁波的频率范围很宽。无线电信号的频率最低，因而波长也最长。在无线电频谱以外，还存在其他形式的辐射。这包括红外线、可见光、紫外线和许多其他形式的辐射，如图1-6所示。
图1-6 电磁波频谱
无线电频谱本身覆盖范围极广。在频谱的底部，信号只有几千赫兹，而在频谱的顶端，使用100GHz或更高频率的新型半导体器件正在研发中。在这两个极端之间是我们熟悉的所有信号。不难发现，大量可用的频谱空间可用来传输信号。为便于参考，图1-7给出了无线电频谱的不同频段的名称。可以看出，在世界上部分地区长波广播波段（140.5～283.5kHz）信号的传输以及导航信标和许多其他形式的传输都属于频谱的低频（LF）频段。
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