九物214《越來越寬的信息之路》(上課用)

1、第二十一章 信息的傳遞越來越寬的信息之路越來越寬的信息之路一一. .微波通信微波通信閱讀課本回答問題閱讀課本回答問題：（：（比一比，看誰找的快比一比，看誰找的快）為什么要用微波通信？為什么要用微波通信？. .微波的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍是多少微波的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍是多少? ?. .微波有什么性質(zhì)微波有什么性質(zhì)? ?微波中繼站的作用是什么微波中繼站的作用是什么? ?. .微波中繼站的建立在距離上有什么要求微波中繼站的建立在距離上有什么要求? ?. .能不能用地球的天然衛(wèi)星能不能用地球的天然衛(wèi)星-月球作為一個(gè)中繼站月球作為一個(gè)中繼站呢呢? ?為什么要用微波通信？為什么要用微波通信？信息理論表明信息理

2、論表明:電磁波頻率越高，相同時(shí)電磁波頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)可以傳遞的信息就越多而微波比間內(nèi)可以傳遞的信息就越多而微波比中波、短波、的頻率更高，一定時(shí)間內(nèi)中波、短波、的頻率更高，一定時(shí)間內(nèi)可以傳遞更多的信息?？梢詡鬟f更多的信息。. .微波的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍是多少微波的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍是多少? ?微波的波長(zhǎng)在微波的波長(zhǎng)在10m1mm之間之間,頻率頻率在之間在之間.MHzMHz510330微波的性質(zhì)更接近光波微波的性質(zhì)更接近光波:大致沿直線傳播大致沿直線傳播. .微波有什么性質(zhì)微波有什么性質(zhì)? ?發(fā)射發(fā)射接收接收微波中繼通信微波中繼通信微波大致沿直線傳播，微波大致沿直線傳播，中繼站可以把上一站傳來

3、的微波中繼站可以把上一站傳來的微波信號(hào)經(jīng)過接收、放大處理后，再發(fā)射到下一站去信號(hào)經(jīng)過接收、放大處理后，再發(fā)射到下一站去，這就這就像接力賽跑一樣，一站傳一站，像接力賽跑一樣，一站傳一站，經(jīng)過很多中繼站可以把經(jīng)過很多中繼站可以把信息傳遞到遠(yuǎn)方。信息傳遞到遠(yuǎn)方。微波中繼站的作用是什么微波中繼站的作用是什么? ?發(fā)射發(fā)射接收接收發(fā)射發(fā)射接收接收微波中繼站微波中繼站每隔每隔5050千米千米左右建立一個(gè)中繼站左右建立一個(gè)中繼站, ,上一站傳來上一站傳來的信號(hào)就可以傳遞下去的信號(hào)就可以傳遞下去. .微波中繼站的建立在距離上有什么要求微波中繼站的建立在距離上有什么要求? ?6 6微波通信的優(yōu)缺點(diǎn)：微波通信的優(yōu)

4、缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：微波通信的頻率高微波通信的頻率高, ,傳播信息容量大傳播信息容量大, ,且中且中繼站用計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制繼站用計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制. .出現(xiàn)故障時(shí)能出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)自動(dòng)倒換倒換, ,自動(dòng)自動(dòng)報(bào)警報(bào)警, ,節(jié)約了人力資源節(jié)約了人力資源. .缺點(diǎn)缺點(diǎn)：微波傳送距離越遠(yuǎn)微波傳送距離越遠(yuǎn), ,需要需要建立建立的的中繼站中繼站就就越多越多, , 勢(shì)必會(huì)勢(shì)必會(huì)帶來一定的麻煩帶來一定的麻煩. .而且在遇而且在遇到雪山、大洋，根本無法建立中繼站。到雪山、大洋，根本無法建立中繼站。能不能用地球的天然衛(wèi)星能不能用地球的天然衛(wèi)星-月球作為一個(gè)中月球作為一個(gè)中繼站呢繼站呢? ?不能：因?yàn)樗x我們太遠(yuǎn)了，信號(hào)衰減

5、、不能：因?yàn)樗x我們太遠(yuǎn)了，信號(hào)衰減、時(shí)間延遲，而且只有當(dāng)兩個(gè)通信點(diǎn)同時(shí)時(shí)間延遲，而且只有當(dāng)兩個(gè)通信點(diǎn)同時(shí)見到月亮?xí)r，才能完成這兩點(diǎn)的通信。見到月亮?xí)r，才能完成這兩點(diǎn)的通信。 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信：利用衛(wèi)星做中繼站的利用衛(wèi)星做中繼站的 微波通信方式微波通信方式。l閱讀并思考閱讀并思考: : 二二. .衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信3.3.衛(wèi)星通信有哪些優(yōu)越性衛(wèi)星通信有哪些優(yōu)越性? ?1.1.什么是同步衛(wèi)星什么是同步衛(wèi)星? ?2.2.要想實(shí)現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星要想實(shí)現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星? ?1.1.同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星- 同步衛(wèi)星繞地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期轉(zhuǎn)動(dòng)的周期跟跟地球自轉(zhuǎn)的周期地球自轉(zhuǎn)的

6、周期相同相同, ,相對(duì)地球相對(duì)地球”靜止靜止”,”,所以叫做所以叫做”同步同步”衛(wèi)星衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星地球同步通信衛(wèi)星2.2.要想實(shí)現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星要想實(shí)現(xiàn)全球通信至少需要幾顆同步衛(wèi)星? ?用三顆同步衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全球通信用三顆同步衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全球通信3.3.衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn): :l遠(yuǎn)距離傳遞信息遠(yuǎn)距離傳遞信息l通信容量大通信容量大l干擾小、質(zhì)量好、功效高。干擾小、質(zhì)量好、功效高。光纖通信：利用光纖通信：利用頻率更高的光波頻率更高的光波進(jìn)行信息傳遞進(jìn)行信息傳遞 三、光纖通信 1.1.激光的特點(diǎn)激光的特點(diǎn)l頻率單一、方向高度集中。頻率

7、單一、方向高度集中。l平行度好。平行度好。l能量高。能量高。2.2.激光在光導(dǎo)纖維里傳播依據(jù)了什么科激光在光導(dǎo)纖維里傳播依據(jù)了什么科學(xué)原理學(xué)原理? ? 全反射全反射3.3.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維: :激光用于實(shí)際通信的一種特激光用于實(shí)際通信的一種特殊管道，它是很細(xì)很細(xì)的玻璃絲殊管道，它是很細(xì)很細(xì)的玻璃絲. .FLASH普通光普通光優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)容量大。容量是微波的容量大。容量是微波的 百萬倍、千萬倍百萬倍、千萬倍缺陷缺陷難以攜帶信息。夾雜難以攜帶信息。夾雜許多不同波長(zhǎng)（頻率）的光。許多不同波長(zhǎng)（頻率）的光。激光激光頻率單一，方向高度集中頻率單一，方向高度集中光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維光在光導(dǎo)纖維中傳輸，光在光導(dǎo)纖維

8、中傳輸，損耗小，可長(zhǎng)距離傳輸損耗小，可長(zhǎng)距離傳輸，光纖通信光纖通信容量極大，不怕雷擊，容量極大，不怕雷擊，不受電磁干擾，通信不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好質(zhì)量高，保密性好激光通信與激光通信與_ 通信類通信類似，即先把聲音和圖像信似，即先把聲音和圖像信號(hào)調(diào)制到號(hào)調(diào)制到_上，然后把上，然后把它們發(fā)射出去，最后用接它們發(fā)射出去，最后用接收裝置把聲音和圖像信號(hào)收裝置把聲音和圖像信號(hào)檢出來。檢出來。有線有線電電激光激光4.光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信的優(yōu)勢(shì)(筆記筆記)l光在光導(dǎo)纖維中傳輸損耗小光在光導(dǎo)纖維中傳輸損耗小, ,可長(zhǎng)距可長(zhǎng)距離傳輸離傳輸. .l光纖通信光纖通信, ,通信容量大通信容量大, ,l不

9、怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量高高, ,保密性好保密性好. .四、網(wǎng)絡(luò)通信 信息之路小結(jié)信息之路小結(jié)微波通信微波通信頻率在頻率在30MHz30MHz3310105 5MHzMHz衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)為用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)為微波中繼站微波中繼站光纖通信光纖通信激光在光導(dǎo)纖維激光在光導(dǎo)纖維中傳播中傳播網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信把計(jì)算機(jī)聯(lián)在一把計(jì)算機(jī)聯(lián)在一起進(jìn)行通信起進(jìn)行通信檢測(cè)檢測(cè)1 1信息理論表明：作為載體的電磁波，信息理論表明：作為載體的電磁波， 越高，越高，在相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)脑谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)傳輸?shù)?就越多就越多2 2電視廣播的工作頻率一般為電視廣播的工作頻率一般為30 30

10、 MHzMHz3 310105 5MHzMHz，聲音廣播的工作頻率一般為聲音廣播的工作頻率一般為102 102 kHzkHz30MHz30MHz，由此可由此可知在相同時(shí)間內(nèi)知在相同時(shí)間內(nèi) 廣播比廣播比 廣播要傳輸更廣播要傳輸更多的信息多的信息頻率頻率信息信息電視電視聲音聲音3 3微波的頻率在微波的頻率在 MHzMHz至至 MHzMHz之間的之間的電磁波，微波的性質(zhì)與電磁波，微波的性質(zhì)與更接近，大致也是更接近，大致也是沿沿 傳播，微波傳播，微波 ( (選填選填“能能”或或“不能不能”)”)沿地球表面繞射，所以必須每隔沿地球表面繞射，所以必須每隔 kmkm左右要建設(shè)一個(gè)左右要建設(shè)一個(gè) ，把傳來的信

11、號(hào)處理，把傳來的信號(hào)處理后再傳出去，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信后再傳出去，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信4 4現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使人們實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星通現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使人們實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星通信之夢(mèng)衛(wèi)星通信就是利用信之夢(mèng)衛(wèi)星通信就是利用 做微波做微波通信的中繼站通信的中繼站30光波光波直線直線不能不能50中繼站中繼站通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星51035 5在地球上空均勻配置在地球上空均勻配置顆顆 衛(wèi)星，就覆蓋了幾衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，從而實(shí)現(xiàn)了全球通信。乎全部地球表面，從而實(shí)現(xiàn)了全球通信。6 6實(shí)際上，光也是一種比微波頻率更高的電磁波，而激光則是實(shí)際上，光也是一種比微波頻率更高的電磁波，而激光則是頻率頻率 ，方向，方向 的光的

12、光7 7下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中不正確的是下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中不正確的是( )( )A A同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和地球自轉(zhuǎn)的周期一樣同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和地球自轉(zhuǎn)的周期一樣B B同步衛(wèi)星可作為轉(zhuǎn)播微波的中轉(zhuǎn)站同步衛(wèi)星可作為轉(zhuǎn)播微波的中轉(zhuǎn)站C C同步衛(wèi)星的速度與電磁波的傳播速度相同同步衛(wèi)星的速度與電磁波的傳播速度相同D D要使世界上任何一個(gè)地方的電視節(jié)目都可以傳送到全世界，要使世界上任何一個(gè)地方的電視節(jié)目都可以傳送到全世界，至少要有三顆同步衛(wèi)星至少要有三顆同步衛(wèi)星3同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星單一單一高度集中高度集中cGPS衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)（Global Positioning

13、 System，簡(jiǎn)稱GPS），是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成l四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)l美國(guó)美國(guó)GPS特點(diǎn)：成熟特點(diǎn)：成熟lGPS(全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng))是美國(guó)歷經(jīng)是美國(guó)歷經(jīng)20年耗年耗資超過資超過300億美元建立的全球衛(wèi)星定位億美元建立的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，目前共有系統(tǒng)，目前共有30

14、顆、顆、4種型號(hào)的導(dǎo)航種型號(hào)的導(dǎo)航衛(wèi)星。該系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度衛(wèi)星。該系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度2萬公萬公里，能使地球上任何地方的用戶在任何里，能使地球上任何地方的用戶在任何時(shí)候都能看到至少四顆衛(wèi)星，是一個(gè)全時(shí)候都能看到至少四顆衛(wèi)星，是一個(gè)全天候，實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，也是目天候，實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，也是目前世界上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的導(dǎo)前世界上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。航定位系統(tǒng)。l 歐洲伽利略特點(diǎn)：精準(zhǔn)l 伽利略定位系統(tǒng)是歐盟一個(gè)正在建造中的衛(wèi)伽利略定位系統(tǒng)是歐盟一個(gè)正在建造中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，有星定位系統(tǒng)，有“歐洲版歐洲版GPS”之稱。伽利之稱。伽利略定位系統(tǒng)預(yù)計(jì)總共發(fā)射略定位系統(tǒng)預(yù)計(jì)總

15、共發(fā)射30顆衛(wèi)星，其中顆衛(wèi)星，其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星，顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星，3顆為候補(bǔ)衛(wèi)星。衛(wèi)星顆為候補(bǔ)衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道高度約軌道高度約2.4萬公里，其精度將比萬公里，其精度將比GPS更更為精準(zhǔn)。為精準(zhǔn)。l 美國(guó)美國(guó)GPS向別國(guó)提供的衛(wèi)星信號(hào)，只能向別國(guó)提供的衛(wèi)星信號(hào)，只能發(fā)現(xiàn)地面大約發(fā)現(xiàn)地面大約10米長(zhǎng)的物體，而伽利略的衛(wèi)米長(zhǎng)的物體，而伽利略的衛(wèi)星則能發(fā)現(xiàn)星則能發(fā)現(xiàn)1米長(zhǎng)的目標(biāo)。形象地說，米長(zhǎng)的目標(biāo)。形象地說，GPS系統(tǒng)只能找到街道，而伽利略則可找到家門。系統(tǒng)只能找到街道，而伽利略則可找到家門。l 目前太空中已有目前太空中已有4顆正式的伽利略系統(tǒng)顆正式的伽利略系統(tǒng)衛(wèi)星。歐盟計(jì)劃使伽利略系統(tǒng)在衛(wèi)星

16、。歐盟計(jì)劃使伽利略系統(tǒng)在2014年初步年初步投入運(yùn)營(yíng)。投入運(yùn)營(yíng)。俄羅斯格洛納斯特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)l 格洛納斯由格洛納斯由24顆衛(wèi)星組成，盡管其定位精度顆衛(wèi)星組成，盡管其定位精度比比GPS、伽利略略低，但其抗干擾能力卻是、伽利略略低，但其抗干擾能力卻是最強(qiáng)的。格洛納斯項(xiàng)目是前蘇聯(lián)在最強(qiáng)的。格洛納斯項(xiàng)目是前蘇聯(lián)在1976年啟年啟動(dòng)的項(xiàng)目，最初開始的時(shí)候就是軍用性質(zhì)。動(dòng)的項(xiàng)目，最初開始的時(shí)候就是軍用性質(zhì)。蘇聯(lián)解體以后，由于缺乏足夠的經(jīng)費(fèi)，格洛蘇聯(lián)解體以后，由于缺乏足夠的經(jīng)費(fèi)，格洛納斯的計(jì)劃不斷延遲。納斯的計(jì)劃不斷延遲。l 2011年年11月，隨著一顆月，隨著一顆“格洛納斯格洛納斯-M”衛(wèi)星發(fā)射成功，該系統(tǒng)額定衛(wèi)星發(fā)射成功，該系統(tǒng)額定24顆衛(wèi)星已全部顆衛(wèi)星已全部在軌工作，另有在軌工作，另有4顆在軌備份，從而實(shí)現(xiàn)全顆在軌備份，從而實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。球覆蓋。中國(guó)北斗特點(diǎn)：短信和導(dǎo)航結(jié)合l 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，預(yù)計(jì)由分組成，預(yù)計(jì)由30顆以上衛(wèi)星組成。顆以上衛(wèi)星組成。