湖南省株洲市凤凰中学高二物理 4无线电波发射

湖南省株洲市凤凰中学高二物理 4无线电波发射

‎【目标导航】:‎ ‎1.了解无线电波发射和接受技术中，调制、调幅、调频、调谐和解调的含义 ‎2.了解电视摄像管的基本结构以及电视广博发射和接受过程 ‎3.了解移动通信的基本过程，了解基站的作用 ‎【迷津指点】:‎ 知识点1无线电波的发射 ‎1.无线电发射机中有一个叫做振荡器的重要部件，它能产生频率很高的交变电流。高频交变电流流经天线时，在空间产生高频率的电磁场，由于这个电磁场在做周期性的变化，在周围以产生新的电磁场……，这样电磁波就发射出去了 ‎2．振荡器产生的高频交变电流是用来携带声音、图象等信息的，叫做载波。‎ ‎3．把要传递的信息加到载波上并发射出去，信息就可以传到远方。‎ ‎4．把信息加载到载波上的过程叫做调制。调制有两种方式：调频和调幅 例题1 发射的无线电波如何被接收到呢？‎ 解析：电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。‎ 知识点2 无线电波的接收 ‎1.接收电磁波时，选择我们需要的电磁波的过程叫做调谐。‎ ‎2．经过调谐，接收机得到的信号是带有信息标记的高频电流，要得到传递的信息必须从高频信号电流中把它们“取”出来，这个过程叫做解调。‎ 例题2　　无线广播的中波段波长的范围是187m～560m，为了避免临近电台的干扰，两个电台的频率范围至少相差 Hz，则在此波段中最多容纳的电台数约为多少？‎ 解析：这是一道实例题，运用中波段波长范围，得到中波段频率范围，进而得到此波段中最多容纳的电台数。‎ ‎， ‎ ‎　　根据 可以得到： ， ，‎ ‎　　中波段频率范围是： 。‎ ‎　　这样此波段中能容纳的电台数为： ‎ ‎【教学题库】：师用 ‎1.有效的向外发射电磁波的条件是什么？‎ 答：（1）要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电磁波的本领越大。‎ ‎（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。‎ ‎2.电磁波的发射过程 答案：①振荡器产生高频振荡电流 ‎②用话筒把声音信号转变为变化的电流 ‎③用调制器把两种电流迭加，获得高频调制电信号 ‎④高频调制电信号送到天线上，由天线发射电磁波 ‎3.电磁波的接收过程是怎样的？‎ 答：①为了接收在空间传播的电磁波，必须使用天线进行接收。但由于天线能接收传播过来的所有电磁波而没有选择性，如把天线接收的电磁波全部变成声音，那只是一片嘈杂声，什么也听不清。‎ ‎②为了从各种各样的电磁波中选择我们要接收的某一频率的电磁波，必须使用“调谐装置”。‎ ‎③此时我们所接收到的电磁波的信号还是高频电信号，不能直接用耳机听到，所以还必须把高频电信号通过检波器，把声音信号从高频电信号中“检”出来。‎ ‎④把检出的声音信号电流通过耳机（或扬声器），就还原成声音了。‎ ‎【基础过关】：‎ ‎1.上海人民广播电台发射的一种电磁波的频率为990kHz，中央人民广播电台发射一种电磁波的频率为15.58MHz，它们发射的电磁波的波长分别为________m和 ‎________m．‎ 解析：根据公式ｃ＝λｆ求得，答案：303　19.3‎ ‎2.电磁波在真空中传播的速度________3×m/s．（填“大于”、“小于”或“等于”）‎ 答案：等于 ‎３.我们可以用电磁波来传递________信号和________信号．‎ 答案：声音　　图像 ‎４.下列关于电磁波的说法中正确的是（　 ）‎ A．电磁波传播时需要介质 B．电磁波是沿某一特定方向在空间传播的 C．宇航员在月球上面对面交谈时是靠移动无线电话来实现的 D．水波、声波是自然现象，而电磁波是人工制造出的现象 答案：太阳辐射即为电磁波辐射，并非所有的电磁波都是人工制造的，所以D错误，答案：C ‎５.关于电磁波的产生原因，以下说法中正确的是（ 　）‎ A．只要电路中有电流通过，电路的周围就有电磁波产生 B．电磁波就是水波 C．电磁波只能在通电导体内传播 D．只要有变化的电流，周围空间就存在电磁波 答案：变化的电流产生非均匀变化的电场从而产生电磁波，答案：D[‎ ‎６.关于电磁波的波长，下面叙述中正确的是（　　 ）‎ A．频率越高的电磁波，波长越短　‎ B．电磁波的波长都是3×m C．频率越低的电磁波，波长越短　‎ D．电磁波的波长与频率有关 解析：根据公式ｃ＝λｆ，频率和波长成反比关系，答案：AD　‎ ‎７.收音机的波段刻度盘中刻有kHz、MHz字样，它们分别表示（ 　）‎ A．千赫，兆赫　　　　　　　　　B．千米，兆米 C．千秒，兆秒　　　　　　　　　D．千米/秒，兆米/秒 答案：A ‎８.为了使需要传递的音频信号载在电磁波上发射到远方，必须对高频等幅震荡电流进行（ ）‎ A调谐 B调制 C解调 D检波 答案：B ‎９.一般女同学发出声音的最高频率约为1.1kHz，这样的声音通过中央人民广播电台第二套节目720 kHz向外广播时，发出的无线电波的频率是（ 　）‎ A．721.1 Hz　　 B．720 kHz　　 C．718.9 Hz　　　D．1.1 kHz 答案：发射的无线电波的频率为载波的频率，答案：B ‎【拓展演练】：‎ ‎1.各种波段无线电波的用途是：超远程地面通讯用________波；无线电广播用________波、________波、________波；无线电视用________波；宇航通信用________波．‎ 答案：长　中　中短　短　微　微 ‎2.某卫星与地面的距离为3.56×m，该卫星向地球发射的电磁波到达地面所用的时间是（ 　）‎ A．0.12 s　　　 B．1.2 s　　　　 C．0.24 s　　　　D．2.4 s 解析：电磁波的传播速度为c,x/v=t,答案：A ‎3.某雷达探测高空的一颗人造卫星，如果从雷达发射的电磁波反射回来用的时间是0.16 s，这颗卫星距雷达的距离是（　 ）‎ A．24×km　B．2.4×km　C．24×km　 D．2.4×km 解析：电磁波的传播速度为c,x/v=t ，答案：A ‎4.我们在选择收音机的电台时，常要旋动收音机上的某个旋钮，这实际上是调节（　 ）‎ A．电流　　　　B．波长　　　　 C．波速　　　　 D．频率 答案：D ‎5.转换电视频道，选择自己喜欢的电视节目，称为　　　( )‎ A．调幅 B．调频 C．调制 D．调谐 答案：D ‎6.电磁波在空气中的传播速度为3×108ｍ/ｓ，某广播电台能够发射波长为50ｍ的无线电波，那么收音机接收这个电台时调谐的频率应工作在 ( )‎ A．150MHz B．500MHz C．6.00MHz D．3.00MHz 解析：根据公式ｃ＝λｆ，求得答案：C ‎【物理漫步】：师用 ‎1调制解调器的工作原理 我们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。我们知道，计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是我们这里要讨论的Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。‎ ‎2移动通信的原理 移动通信是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。移动通信系统由两部分组成：‎ ‎(1) 空间系统；‎ ‎(2) 地面系统：①卫星移动无线电台和天线；②关口站、基站。‎ 移动通信系统从20世纪80年代诞生以来，到2020年将大体经过5代的发展历程，而且到2020‎ 年，将从第3代过渡到第4代(4G)。到4G，除蜂窝电话系统外，宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统(ITS)和同温层平台(HAPS)系统将投入使用。未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。实现这些要求在技术上将面临更大的挑战。此外，系统性能(如蜂窝规模和传输速率)在很大程度上将取决于频率的高低。考虑到这些技术问题，有的系统将侧重提供高数据速率，有的系统将侧重增强机动性或扩大覆盖范围。‎ 从用户角度看，可以使用的接入技术包括：蜂窝移动无线系统，如3G；无绳系统，如DECT；近距离通信系统，如蓝牙和DECT数据系统；无线局域网(WLAN)系统；固定无线接入或无线本地环系统；卫星系统；广播系统，如DAB和DVB-T；ADSL和Cable Modem。‎ 移动通信的种类繁多。按使用要求和工作场合不同可以分为：‎ ‎(1)集群移动通信，也称大区制移动通信。它的特点是只有一个基站，天线高度为几十米至百余米，覆盖半径为30公里，发射机功率可高达200瓦。用户数约为几十至几百，可以是车载台，也可是以手持台。它们可以与基站通信，也可通过基站与其它移动台及市话用户通信，基站与市站有线网连接。‎ ‎(2)蜂窝移动通信，也称小区制移动通信。它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源可以充分利用。每个小区的用户在1000以上，全部覆盖区最终的容量可达100万用户。‎ ‎(3)卫星移动通信。利用卫星转发信号也可实现移动通信，对于车载移动通信可采用赤道固定卫星，而对手持终端，采用中低轨道的多颗星座卫星较为有利。‎ ‎(4)无绳电话。对于室内外慢速移动的手持终端的通信，则采用小功率、通信距离近的、轻便的无绳电话机。它们可以经过通信点与市话用户进行单向或双方向的通信。‎ 使用模拟识别信号的移动通信，称为模拟移动通信。为了解决容量增加，提高通信质量和增加服务功能，目前大都使用数字识别信号，即数字移动通信。在制式上则有时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)两种。前者在全世界有欧洲的GSM系统(全球移动通信系统)、北美的双模制式标准IS一54和日本的JDC标准。对于码分多址，则有美国Qualcomnn公司研制的IS-95标准的系统。总的趋势是数字移动通信将取代模拟移动通信。而移动通信将向个人通信发展。进入21世纪则成为全球信息高速公路的重要组成部分。移动通信将有更为辉煌的未来。‎