無線電通信-完整版獲獎課件

1、3.3 無線電通信1.了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用。2.通過對電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收過程及基本電路的簡單分析,領會無線電波在實際生活、生產(chǎn)中的應用流程。 重點：1.加深對有效發(fā)射電磁波條件的理解。 2.理解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和檢波的概念。難點：掌握無線電波不同波段的傳播方式和主要用途。一、無線電波的發(fā)射1.無線電廣播是先將聲音信號轉(zhuǎn)變成_,再將此電信號加載到等幅_上,并進行放大,然后發(fā)射。2.振蕩器:作用是_等幅高頻信號。3.調(diào)制器(1)作用:把低頻信號_到高頻信號上。(2)調(diào)制方式的分類調(diào)幅:使高頻振蕩信號的_隨低頻信號變化。調(diào)頻:使高頻振蕩信

2、號的_隨低頻信號變化。電信號高頻信號產(chǎn)生加載振幅頻率【想一想】這是一名麥霸在用無線麥克風盡情歡唱。無線麥克風是用什么方式將麥霸的歌聲傳到音響系統(tǒng)的？提示：無線麥克風是用無線電波發(fā)射的方式將歌聲傳到音響系統(tǒng)的。二、無線電波的傳播1.地波傳播：中、長波的波長較長，能夠沿著_進行傳播。(1)特點：能_一般的障礙物，傳播的距離_。(2)應用：收音機的_。2.天波傳播：短波和部分中波的波長較短，能夠在地面與_之間來回反射進行傳播。(1)特點：由于電離層的物理狀態(tài)變化，容易受到_。(2)應用：無線電通信。地球的表面繞過較遠調(diào)幅波段電離層干擾3.直線傳播：從發(fā)射天線_到接收天線。(1)特點：能夠穿透電離層，

3、必須建立_。(2)應用：調(diào)頻廣播、電視、_。直接傳播中繼站雷達【想一想】這是著名的法國埃菲爾鐵塔，曾經(jīng)保持世界最高建筑紀錄45年，現(xiàn)在塔頂裝有超高頻()電視天線，既是法國廣播電臺的中心，又是氣象臺和電視發(fā)射臺。電視塔和電視轉(zhuǎn)播塔為什么都建在高處？提示：電視塔發(fā)射和轉(zhuǎn)播采用微波，越高覆蓋范圍越大。三、無線電波的接收1.接收原理:電磁波在傳播時遇到導體會使導體中產(chǎn)生_,所以導體可用來接收電磁波,這個導體就是接收_。2.調(diào)諧:從諸多電磁波中_出某一頻率電磁波的過程。3.電諧振:當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率_時,這一頻率的電磁波與此電路產(chǎn)生電“_”電諧振,從而在電路中激起較大的感應電流。

4、為了達到電諧振我們可以調(diào)節(jié)LC振蕩電路的_，也可以調(diào)節(jié)電感。感應電流天線挑選相等共振電容4.檢波:從高頻振蕩信號中,“檢”出所承載低頻信號的過程,是_的逆過程,也叫解調(diào)。5.生活中的無線電波(1)微波通信、衛(wèi)星通信和光纖通信在人類_中發(fā)揮著巨大的作用。(2)人造衛(wèi)星引發(fā)了信息_和信息_等領域的革命。調(diào)制交流信息傳播收集【判一判】(1)空間中多種頻率的電磁波，都會在接收天線上產(chǎn)生各自的感應電流。( )(2)檢波也叫調(diào)制。( )(3)移動通信塔之間通過微波實現(xiàn)信息快速傳遞。( )提示：(1)電磁波遇到導體，都會在導體上產(chǎn)生感應電流，(1)對。(2)檢波也叫解調(diào)，是調(diào)制的逆過程，(2)錯。(3)移動

5、通信塔頂?shù)牡鸂钗矬w就是微波天線，通過微波實現(xiàn)信息快速傳遞，(3)對。 對調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、檢波(解調(diào))的對比【探究導引】如果計算機是利用電話線上網(wǎng)，則一定離不開“貓”，“貓”是Modem的諧音，是調(diào)制解調(diào)器的昵稱，Modem其實是Modulator(調(diào)制器)與Demodulator(解調(diào)器)的簡稱。“貓”的作用是電話線模擬信號和計算機數(shù)字信號的“翻譯員”。結(jié)合文字觀察圖片，思考以下問題：(1)“貓”把數(shù)字信號“翻譯”成模擬信號，才能傳送到電話線上，這個過程叫做什么？(2)“貓”把模擬信號“翻譯”成數(shù)字信號，計算機才能看懂它們，這個過程叫做什么？信號接收調(diào)諧發(fā)射信號【要點整合】1.無線電波的發(fā)射

6、和接收過程解調(diào) 調(diào)幅調(diào)制 調(diào)頻2.調(diào)制和檢波(解調(diào))是對稱的逆過程聲音、圖像等信號轉(zhuǎn)化為電信號后，由于頻率較低不能高效地向外界發(fā)射電磁波，必須將這些低頻信號加載到高頻電磁波上才能有效地向外界發(fā)射電磁波。將聲音、圖像等低頻信號加載到高頻電磁波上的過程就是調(diào)制；而將聲音、圖像等低頻信號從高頻電磁波中還原出來的過程就是檢波，檢波也叫解調(diào)。3.“調(diào)幅”和“調(diào)頻”是調(diào)制的兩種不同的方式(1)高頻電磁波的振幅隨低頻信號的變化而變化的調(diào)制方式叫調(diào)幅，如圖甲所示，一般電臺的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號采用調(diào)幅波。(2)高頻電磁波的頻率隨信號強弱的變化而變化的調(diào)制方式叫調(diào)頻，如圖乙所示，電臺的立體

7、聲廣播和電視中的伴音信號，采用調(diào)頻波。4.正確理解振蕩器和調(diào)諧的作用(1)振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻電磁振蕩，“帶”著低頻信號，通過發(fā)射天線向外界發(fā)射出去。(2)調(diào)諧的作用是從各種電磁波中選出我們需要的來，通常叫選臺，一般是利用電諧振達到該目的。【特別提醒】(1)電諧振就是電磁振蕩中的“共振”。(2)調(diào)諧與電諧振不同，電諧振是一個物理現(xiàn)象，而調(diào)諧則是一個操作過程。(3)調(diào)諧的目的就是讓我們的接收電路與所要選擇的某一頻率電磁波產(chǎn)生電諧振，即選臺?！镜淅?】如圖所示是一個調(diào)諧接收電路，甲、乙、丙為電路中的電流隨時間變化的圖像，則( )A.i1是L1中的電流圖像B.i1是L2中的電流圖像C.i2是L2中

8、的電流圖像D.i3是流過耳機的電流圖像【思路點撥】求解本題應把握以下四點：關鍵點(1)電諧振的原理;(2)電磁感應;(3)電磁波的接收過程;(4)晶體二極管的作用?！疽?guī)范解答】選A、C、D。L1中由于電磁感應，產(chǎn)生的感應電流的圖像是同甲圖相似的，但是由于L2和D串聯(lián)，所以當L2的電壓與D反向時，電路不通，因此這時L2中沒有電流，所以L2中的電流圖像應是乙圖。高頻部分通過C2,通過耳機的電流如同丙圖中的i3，只有低頻的音頻電流，故選項A、C、D正確?！咀兪接柧殹筷P于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中正確的是 ( )A.為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，必須采用閉合電路B.音頻電流的頻率比較低，不能

9、直接用來發(fā)射電磁波C.當接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時，接收 電路產(chǎn)生的振蕩電流最強D.調(diào)諧是電磁波發(fā)射的過程，調(diào)制是電磁波接收的過程【解析】選B、C。有效發(fā)射電磁波，必須采用開放電路和高頻發(fā)射；一般的音頻電流的頻率較低，不能直接用來發(fā)射電磁波；電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象，與機械振動中的共振有些相似；調(diào)制是電磁波發(fā)射的過程，調(diào)諧是電磁波接收的過程。【變式備選】為了增強無線電臺向空間輻射無線電波的能力，對LC振蕩電路結(jié)構(gòu)可采取下列哪些措施( )A.增大電容器極板的正對面積B.增大電容器極板的間距C.增大自感線圈的匝數(shù)D.提高供電電壓【解析】選B。要增強無線電臺向空間輻射電磁

10、波的能力，必須提高其振蕩頻率，由 知，可減小L和C以提高f。要減小L可采取減小線圈匝數(shù)，向外抽或抽出鐵芯的辦法，要減小C可采取增大極板間距，減小正對面積，減小介電常數(shù)的辦法，故選項B正確。 無線電波的分類【探究導引】如圖所示，各種不同的無線電波傳播方式差別非常大，請結(jié)合實際思考下列問題：(1)無線電波傳播的方式與什么因素有關?(2)地波傳播能否繞過障礙物?【要點整合】1.無線電波可以分成若干波段波 段 波 長 頻 率 主要用途 傳播方式 長波 30 000 m3 000 m 10 kHz100 kHz 地波 超遠程無線電通信、導航 3 000 m200 m 200 m50 m 50 m10 m

11、 10 m1 m 100 kHz1 500 kHz 地波和天波 無線電廣播、電視、通信、雷達、導航 1 500 kHz6 000 kHz 6 MHz30 MHz 天波 30 MHz300 MHz 直線傳播 中波 中短波 短波 微波 2.電磁波的傳播特性【特別提醒】(1)長波的近距離傳播(300 km以內(nèi))，例如廣播電視系統(tǒng)中的中波調(diào)幅廣播，主要靠地波傳播、夜晚天波參加傳播。(2)短波調(diào)幅廣播主要靠天波。(3)電視和調(diào)頻廣播靠空間波傳播?！镜淅?】關于無線電波的傳播，下列說法正確的是( )A.發(fā)射出去的電磁波，可以傳到無限遠處B.無線電波遇到導體，就可以在導體中激起同頻率的振蕩電流C.波長越短的

12、電磁波，越接近直線傳播D.移動電話是利用無線電波進行通信的【思路點撥】解答此類問題關鍵是了解無線電波傳播的特點；無線電波在傳播過程中遇到障礙物時發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象?！疽?guī)范解答】選B、C、D。無線電波在傳播過程中，遇到障礙物就被吸收一部分，遇到導體，會在導體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流)，故A錯、B正確。波長越短，傳播方式越接近光的直線傳播，移動電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段，故C、D正確?！究偨Y(jié)提升】區(qū)分無線電波的傳播方式(1)長波的近距離傳播(300 km以內(nèi))主要是靠地波，遠距離(2 000 km)傳播主要靠天波，長波受天氣干擾的影響很嚴重，利用長波作為通信和廣播的不多。僅在

13、越洋通信、導航、氣象預報等方面采用。(2)中波傳播白天天波衰減大，被電離層吸收，主要靠地波傳播，夜晚天波參加傳播，傳播距離較地波遠，它主要用于船舶與導航通信，波長為2 000 m200 m的中波，主要用于廣播。(3)短波傳播有地波也有天波，短波的地波傳播只有幾十千米，可以利用天波進行遠距離通信和廣播。(4)超短波頻率很高，主要用空間波傳播，超短波主要用于調(diào)頻廣播、電視、雷達、導航傳真、中繼、移動通信等。【變式訓練】目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)。下列關于雷達和電磁波的說法中正確的是( )A.上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間B.電

14、磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C.測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D.波長越短的電磁波，越接近直線傳播【解析】選A、C、D。真空或空氣中電磁波的傳播速度為3.0108 m/s，由c=f可得： ， ，故選項A正確；電磁波是由周期性變化的電場和磁場產(chǎn)生的，故選項B錯誤；電磁波測距的原理是通過發(fā)射和接收的時間間隔來確定距離，故選項C正確；波長越短的電磁波，傳播時越接近直線傳播，故選項D正確?！緶剀疤崾尽侩姶挪ǖ慕邮毡入姶挪ǖ陌l(fā)射與我們的現(xiàn)實生活更貼近，調(diào)諧選臺的過程實際上就是調(diào)整電磁波接收端固有頻率的過程，此類題目在考試中也時有出現(xiàn)?？疾閮?nèi)容 調(diào)諧過程的有關計算【典

15、例】一臺收音機的接收頻率范圍從f1=2.2 MHz到f2=22 MHz。設這臺收音機能接收的相應波長范圍從1到2。調(diào)諧電容器的相應電容變化范圍從C1到C2。那么波長之比為多少？電容之比為多少？【思路點撥】解答本題應明確以下兩點：關鍵點(1)明確波長、波速、頻率的關系,v=f；(2)電磁振蕩頻率、電感、電容滿足的關系【規(guī)范解答】由公式v=f，因電磁波的波速等于光速，所以波長與頻率成反比，即根據(jù)電磁振蕩頻率公式 ，收音機接收電路中的L是固定的，所以頻率跟電容的平方根成反比，即整理可得：答案：12=101 C1C2=1001 從字面上巧記易混概念本節(jié)的概念比較多又容易混淆，可以利用它們的字面意思進行牢固記憶：1.調(diào)制和檢波(解調(diào))：制從字面上理解為“制造”、“制作”，為“制造”電磁波而準備，故調(diào)制就是發(fā)射電磁波之前讓電磁振蕩加載上信息；檢從字面上理解為“揀選”、“挑出”，從接收到的電磁波中挑選出原來加載上的有用信息，解從字面上理解為“分開”、“剖開”，可以理解為把前面的調(diào)制剖開，所以應該是調(diào)制之后的一個過程。2.調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)諧：調(diào)幅字面上理解為調(diào)整振幅，而調(diào)頻字面上理解為調(diào)整頻率；調(diào)諧字面上理解為調(diào)整到電諧振。3.振蕩器和調(diào)制器：器從字面上理解為元件，振蕩器是用來產(chǎn)生高頻振蕩的元件；調(diào)制器是用來對高頻電磁振蕩進行調(diào)制的元件?！景咐崾尽筷P于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法正確的是 (