人教版選修1－1 4.3 電磁波的發(fā)射和接收 學案.docVIP

4.3 電磁波的發(fā)射和接收 學案【學習目標】1.了解無線電波發(fā)射和接受技術中，調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和解調(diào)的含義2.了解電視攝像管的基本結構以及電視廣博發(fā)射和接受過程3.了解移動通信的基本過程，了解基站的作用【迷津指點】 知識點1無線電波的發(fā)射1.無線電發(fā)射機中有一個叫做振蕩器的重要部件，它能產(chǎn)生頻率很高的交變電流。高頻交變電流流經(jīng)天線時，在空間產(chǎn)生高頻率的電磁場，由于這個電磁場在做周期性的變化，在周圍以產(chǎn)生新的電磁場，這樣電磁波就發(fā)射出去了2振蕩器產(chǎn)生的高頻交變電流是用攜帶聲音、圖象等信息的，叫做載波。3把要傳遞的信息加到載波上并發(fā)射出去，信息就可以傳到遠方。4把信息加載到載波上的過程叫做調(diào)制。調(diào)制有兩種方式：調(diào)頻和調(diào)幅例題1 發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？解析：電磁波在空間傳播時，如果遇到導體，會使導體產(chǎn)生感應電流，感應電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導體，就可以接收到電磁波了。知識點2 無線電波的接收1.接收電磁波時，選擇我們需要的電磁波的過程叫做調(diào)諧。2經(jīng)過調(diào)諧，接收機得到的信號是帶有信息標記的高頻電流，要得到傳遞的信息必須從高頻信號電流中把它們“取”出，這個過程叫做解調(diào)。例題2無線廣播的中波段波長的范圍是187m560m，為了避免臨近電臺的干擾，兩個電臺的頻率范圍至少相差 hz，則在此波段中最多容納的電臺數(shù)約為多少？解析：這是一道實例題，運用中波段波長范圍，得到中波段頻率范圍，進而得到此波段中最多容納的電臺數(shù)。 ， 根據(jù) 可以得到： ， ，中波段頻率范圍是： 。這樣此波段中能容納的電臺數(shù)為： 課堂練習：1.有效的向外發(fā)射電磁波的條件是什么？答：（1）要有足夠高的振蕩頻率，因為頻率越高，發(fā)射電磁波的本領越大。（2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才有可能有效的將電磁場的能量傳播出去。2.電磁波的發(fā)射過程答案：振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流用話筒把聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾娏饔谜{(diào)制器把兩種電流迭加，獲得高頻調(diào)制電信號高頻調(diào)制電信號送到天線上，由天線發(fā)射電磁波3.電磁波的接收過程是怎樣的？答：為了接收在空間傳播的電磁波，必須使用天線進行接收。但由于天線能接收傳播過的所有電磁波而沒有選擇性，如把天線接收的電磁波全部變成聲音，那只是一片嘈雜聲，什么也聽不清。為了從各種各樣的電磁波中選擇我們要接收的某一頻率的電磁波，必須使用“調(diào)諧裝置”。此時我們所接收到的電磁波的信號還是高頻電信號，不能直接用耳機聽到，所以還必須把高頻電信號通過檢波器，把聲音信號從高頻電信號中“檢”出。把檢出的聲音信號電流通過耳機（或揚聲器），就還原成聲音了?！疚锢砺健浚?調(diào)制解調(diào)器的工作原理我們常說的modem，其實是modulator（調(diào)制器）與demodulator（解調(diào)器）的簡稱，中文稱為調(diào)制解調(diào)器。也有人跟據(jù)modem的諧音，親昵地稱之為“貓”。我們知道，計算機內(nèi)的信息是由“0”和“1”組成數(shù)字信號，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號。于是，當兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設備負責數(shù)模的轉(zhuǎn)換。這個數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是我們這里要討論的modem。計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先由modem把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應的模擬信號，這個過程稱為“調(diào)制”。經(jīng)過調(diào)制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經(jīng)由接收方的modem負責把模擬信號還原為計算機能識別的數(shù)字信號，這個過程我們稱“解調(diào)”。正是通過這樣一個“調(diào)制”與“解調(diào)”的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機之間的遠程通訊。2移動通信的原理 移動通信是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態(tài)中的物體。移動通信系統(tǒng)由兩部分組成： (1) 空間系統(tǒng)； (2) 地面系統(tǒng)：衛(wèi)星移動無線電臺和天線；關口站、基站。 移動通信系統(tǒng)從20世紀80年代誕生以，到2020年將大體經(jīng)過5代的發(fā)展歷程，而且到2010年，將從第3代過渡到第4代(4g)。到4g，除蜂窩電話系統(tǒng)外，寬帶無線接入系統(tǒng)、毫米波lan、智能傳輸系統(tǒng)(its)和同溫層平臺(haps)系統(tǒng)將投入使用。未幾代移動通信系統(tǒng)最明顯的趨勢是要求高數(shù)據(jù)速率、高機動性和無縫隙漫游。實現(xiàn)這些要求在技術上將面臨更大的挑戰(zhàn)。此外，系統(tǒng)性能(如蜂窩規(guī)模和傳輸速率)在很大程度上將取決于頻率的高低。考慮到這些技術問題，有的系統(tǒng)將側重提供高數(shù)據(jù)速率，有的系統(tǒng)將側重增強機動性或擴大覆蓋范圍。 從用戶角度看，可以使用的接入技術包括：蜂窩移動無線系統(tǒng)，如3g；無繩系統(tǒng)，如dect；近距離通信系統(tǒng)，如藍牙和dect數(shù)據(jù)系統(tǒng)；無線局域網(wǎng)(wlan)系統(tǒng)；固定無線接入或無線本地環(huán)系統(tǒng)；衛(wèi)星系統(tǒng)；廣播系統(tǒng)，如dab和dvb-t；adsl和cable modem。 移動通信的種類繁多。按使用要求和工作場合不同可以分為： (1)集群移動通信，也稱大區(qū)制移動通信。它的特點是只有一個基站，天線高度為幾十米至百余米，覆蓋半徑為30公里，發(fā)射機功率可高達200瓦。用戶數(shù)約為幾十至幾百，可以是車載臺，也可是以手持臺。它們可以與基站通信，也可通過基站與其它移動臺及市話用戶通信，基站與市站有線網(wǎng)連接。 (2)蜂窩移動通信，也稱小區(qū)制移動通信。它的特點是把整個大范圍的服務區(qū)劃分成許多小區(qū)，每個小區(qū)設置一個基站，負責本小區(qū)各個移動臺的聯(lián)絡與控制，各個基站通過移動交換中心相互聯(lián)系，并與市話局連接。利用超短波電波傳播距離有限的特點，離開一定距離的小區(qū)可以重復使用頻率，使頻率資可以充分利用。每個小區(qū)的用戶在1000以上，全部覆蓋區(qū)最終的容量可達100萬用戶。 (3)衛(wèi)星移動通信。利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號也可實現(xiàn)移動通信，對于車載移動通信可采用赤道固定衛(wèi)星，而對手持終端，采用中低軌道的多顆星座衛(wèi)星較為有利。 (4)無繩電話。對于室內(nèi)外慢速移動的手持終端的通信，則采用小功率、通信距離近的、輕便的無繩電話機。它們可以經(jīng)過通信點與市話用戶進行單向或雙方向的通信。 使用模擬識別信號的移動通信，稱為模擬移動通信。為了解決容量增加，提高通信質(zhì)量和增加服務功能，目前大都使用數(shù)字識別信號，即數(shù)字移動通信。在制式上則有時分多址(tdma)和碼分多址(cdma)兩種。前者在全世界有歐洲的gsm系統(tǒng)(全球移動通信系統(tǒng)