第五節(jié)《電磁波的發(fā)射和接收》PPT課件(新人教版選修3-4)

1、第五節(jié)電磁波的發(fā)射和接收一一. .無線電波的無線電波的波段波段分布（根據(jù)：波長分布（根據(jù)：波長/ /頻率）頻率）長波長波: :波長較長，容易產(chǎn)生波長較長，容易產(chǎn)生衍射衍射現(xiàn)象?，F(xiàn)象。長波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過障礙物長波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過障礙物（大山、高大建筑物（大山、高大建筑物）長波長波長波長波容易被電離層吸收；容易被電離層吸收；短波短波容易被電離層反射；容易被電離層反射；微波微波容易穿過電離層。容易穿過電離層。短波短波微波微波: 頻率很高；頻率很高； 直線傳播。直線傳播。微波微波2.無線電波的傳播方式：無線電波的傳播方式：長波長波短波短波微波微波微波微波二、無線電波的發(fā)射二、無線電波的發(fā)射1.要

2、有效發(fā)射電磁波，振蕩電路須具有如下特點(diǎn)：要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路須具有如下特點(diǎn)：要有足夠高的振蕩頻率。要有足夠高的振蕩頻率。振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。間，這樣才能有效地把能量輻射出去。2、開放電路：、開放電路： 為了發(fā)射電磁波，需要改進(jìn)振蕩電路。為了發(fā)射電磁波，需要改進(jìn)振蕩電路。一方面增大電容器極板間距離、減少正對一方面增大電容器極板間距離、減少正對面積；另一方面減少線圈的匝數(shù)，以減少面積；另一方面減少線圈的匝數(shù)，以減少自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場和自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場和電場分散到

3、較大空間。這種電路叫做電場分散到較大空間。這種電路叫做開放開放電路電路。 在實(shí)際應(yīng)用中，開放電路的下部分導(dǎo)線在實(shí)際應(yīng)用中，開放電路的下部分導(dǎo)線通常接地。叫做通常接地。叫做地線地線，上部分導(dǎo)線盡可能分，上部分導(dǎo)線盡可能分散到高處，叫做散到高處，叫做天線天線。電磁波就是通過天線。電磁波就是通過天線和地線所組成的開放電路發(fā)射出去的。和地線所組成的開放電路發(fā)射出去的。 為了使開放電路中產(chǎn)生振為了使開放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖所示的方法，蕩電流，常用如圖所示的方法，使振蕩器的線圈使振蕩器的線圈L2靠近開放振靠近開放振蕩電路的線圈蕩電路的線圈L1 。當(dāng)振蕩器。當(dāng)振蕩器中產(chǎn)生振蕩電流時(shí)，由于互感中產(chǎn)生振

4、蕩電流時(shí)，由于互感作用，就可以在開放振蕩電路作用，就可以在開放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做這種方法叫做感應(yīng)耦合感應(yīng)耦合。 發(fā)發(fā) 射射 端端 常用的調(diào)制方式有常用的調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻調(diào)幅和調(diào)頻兩種：兩種：1 1、調(diào)幅：、調(diào)幅：高頻電流或電壓的振幅隨信號改高頻電流或電壓的振幅隨信號改變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。表示。 2)調(diào)頻調(diào)頻：使高頻電流或電壓的頻率隨信號改變：使高頻電流或電壓的頻率隨信號改變的調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用的調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用FM表示。表示。 為了傳送聲音、文字、圖象等信號，首先要為了傳送聲音、文字、圖象等信

5、號，首先要把傳遞的信號轉(zhuǎn)變成電信號。但這種電信號的把傳遞的信號轉(zhuǎn)變成電信號。但這種電信號的頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻電信號加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。這種頻電信號加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。這種要把傳遞的電信號（叫做要把傳遞的電信號（叫做調(diào)制信號調(diào)制信號）加到高頻）加到高頻振蕩電路（叫做振蕩電路（叫做載波載波）上的過程叫做）上的過程叫做調(diào)制調(diào)制；進(jìn)；進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器調(diào)制器。聲音信號聲音信號高頻振蕩電流高頻振蕩電流使電磁波隨使電磁波隨各種信號而各種信號而改變改變,叫做叫做調(diào)調(diào)制制調(diào)調(diào) 幅幅二二、無線電波的發(fā)射無線電波

6、的發(fā)射聲音信號聲音信號高頻振蕩電流高頻振蕩電流使電磁波隨使電磁波隨各種信號而各種信號而改變改變,叫做叫做調(diào)調(diào)制制調(diào)調(diào) 頻頻二二、無線電波的發(fā)射無線電波的發(fā)射聲音信號的調(diào)制過程：聲音信號的調(diào)制過程：調(diào)幅調(diào)幅 (AM)：中波和短波波段；中波和短波波段；調(diào)頻調(diào)頻 (FM)：微波（甚高頻和微波（甚高頻和超高頻波段）超高頻波段）我們生活我們生活的空間布的空間布滿了強(qiáng)弱滿了強(qiáng)弱不同的電不同的電磁波，我磁波，我們又如何們又如何選出自己選出自己所需的無所需的無線電波呢線電波呢? ?三三 、無線電波的接收無線電波的接收三三 、無線電波的接收無線電波的接收 1. 1.當(dāng)接收電路的當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的固有

7、頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做象叫做電諧振電諧振）三三 、無線電波的接收無線電波的接收可可變變電電容容 2.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路調(diào)諧電路。 1. 1.當(dāng)接收電路的當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做象叫做電諧振電諧振）三三 、無線電波的接收無線電波的接收問題問題:

8、:用調(diào)諧器接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高用調(diào)諧器接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號了嗎頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號了嗎? ?三三 、無線電波的接收無線電波的接收3.3.檢波：從接收到的高頻振蕩中檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢檢”出所攜出所攜帶的信號，叫做帶的信號，叫做檢波檢波，它是調(diào)制的逆過程，因，它是調(diào)制的逆過程，因此也叫此也叫解調(diào)解調(diào)。信號信號調(diào)制調(diào)制振蕩電流振蕩電流發(fā)射發(fā)射調(diào)諧電路調(diào)諧電路解調(diào)解調(diào)輸出輸出無線電波發(fā)射和接受流程圖無線電波發(fā)射和接受流程圖無線電波的發(fā)射無線電波的發(fā)射無線電波的接收無線電波的接收問題討論問題討論: :為什么為什么不同波段不同波段的無

9、線電電波采用的無線電電波采用不同不同的傳播方式的傳播方式? ?知識拓展知識拓展【例【例1 1】為了使需要傳遞的信號發(fā)射到遠(yuǎn)方，必】為了使需要傳遞的信號發(fā)射到遠(yuǎn)方，必須對振蕩電流進(jìn)行須對振蕩電流進(jìn)行 （ ） A A調(diào)制調(diào)制 B.B.放大放大 C.C.調(diào)諧調(diào)諧 D.D.檢波檢波 A【例【例2 2】用一平行板電容器和一個(gè)線圈組成】用一平行板電容器和一個(gè)線圈組成LCLC振振蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長，可采用的蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長，可采用的做法是做法是 （ ）A.A.增大電容器兩極板間的距離增大電容器兩極板間的距離B.B.減小電容器兩極板間的距離減小電容器兩極板間的距離C.C.減小電容器兩

10、極板正對面積減小電容器兩極板正對面積D.D.在電容器兩極板間加入電介質(zhì)在電容器兩極板間加入電介質(zhì) BD【例【例3 3】一個(gè)】一個(gè)LCLC接收回路，若要從接收較高頻接收回路，若要從接收較高頻率的電磁波變到接收較低頻率的電磁波，下列率的電磁波變到接收較低頻率的電磁波，下列調(diào)節(jié)正確的是調(diào)節(jié)正確的是 （ ）A.A.增加諧振線圈的匝數(shù)增加諧振線圈的匝數(shù)B.B.在線圈中插入鐵芯在線圈中插入鐵芯C.C.降低電源電壓降低電源電壓D.D.把可變電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋進(jìn)些把可變電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋進(jìn)些 ABD 例例4 4、無線電廣播中波段的波長范圍為、無線電廣播中波段的波長范圍為187560187560米，為了避免鄰臺

11、干擾，兩個(gè)相鄰電米，為了避免鄰臺干擾，兩個(gè)相鄰電臺的頻率至少相差臺的頻率至少相差10104 4赫，則在此波段中，最赫，則在此波段中，最多能容納的電臺數(shù)約：多能容納的電臺數(shù)約：( )( ) A A、500500個(gè)個(gè) B B、100100個(gè)個(gè) C C、187187個(gè)個(gè) D D、2020個(gè)。個(gè)。B【例【例5 5】為了實(shí)現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)播，下面的措施中正確】為了實(shí)現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)播，下面的措施中正確的是的是 （ ）A.A.只需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行只需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行B.B.至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行C.C.只需發(fā)

12、射一顆同步衛(wèi)星，繞著通過南、北極的上空運(yùn)只需發(fā)射一顆同步衛(wèi)星，繞著通過南、北極的上空運(yùn)行行D.D.至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，繞著通過南、北極的上空至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，繞著通過南、北極的上空運(yùn)行運(yùn)行解析：同步衛(wèi)星只能在赤道平面上空，通過南、北極解析：同步衛(wèi)星只能在赤道平面上空，通過南、北極的上空運(yùn)行的衛(wèi)星不可能是同步衛(wèi)星。由于電視信號的上空運(yùn)行的衛(wèi)星不可能是同步衛(wèi)星。由于電視信號屬于微波段，只能夠沿直線傳播，為覆蓋全球，至少屬于微波段，只能夠沿直線傳播，為覆蓋全球，至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，使它們靜止于正三角形的頂點(diǎn)，需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，使它們靜止于正三角形的頂點(diǎn)，地球內(nèi)切于這個(gè)正三角形。地球內(nèi)

13、切于這個(gè)正三角形。 B 【例【例1010】某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長】某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長2020，每秒脈沖數(shù)，每秒脈沖數(shù)n n50005000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t t0.02s0.02s，問電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距，問電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距離是多少？離是多少？解析：根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)解析：根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器?？梢姡走_(dá)的最大個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器?？梢?，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于