无线电通信-完整版获奖课件

1、3.3 无线电通信1.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。2.通过对电磁波的产生、发射、接收过程及基本电路的简单分析,领会无线电波在实际生活、生产中的应用流程。 重点：1.加深对有效发射电磁波条件的理解。 2.理解调制、调幅、调频、调谐和检波的概念。难点：掌握无线电波不同波段的传播方式和主要用途。一、无线电波的发射1.无线电广播是先将声音信号转变成_,再将此电信号加载到等幅_上,并进行放大,然后发射。2.振荡器:作用是_等幅高频信号。3.调制器(1)作用:把低频信号_到高频信号上。(2)调制方式的分类调幅:使高频振荡信号的_随低频信号变化。调频:使高频振荡信

2、号的_随低频信号变化。电信号高频信号产生加载振幅频率【想一想】这是一名麦霸在用无线麦克风尽情欢唱。无线麦克风是用什么方式将麦霸的歌声传到音响系统的？提示：无线麦克风是用无线电波发射的方式将歌声传到音响系统的。二、无线电波的传播1.地波传播：中、长波的波长较长，能够沿着_进行传播。(1)特点：能_一般的障碍物，传播的距离_。(2)应用：收音机的_。2.天波传播：短波和部分中波的波长较短，能够在地面与_之间来回反射进行传播。(1)特点：由于电离层的物理状态变化，容易受到_。(2)应用：无线电通信。地球的表面绕过较远调幅波段电离层干扰3.直线传播：从发射天线_到接收天线。(1)特点：能够穿透电离层，

3、必须建立_。(2)应用：调频广播、电视、_。直接传播中继站雷达【想一想】这是著名的法国埃菲尔铁塔，曾经保持世界最高建筑纪录45年，现在塔顶装有超高频()电视天线，既是法国广播电台的中心，又是气象台和电视发射台。电视塔和电视转播塔为什么都建在高处？提示：电视塔发射和转播采用微波，越高覆盖范围越大。三、无线电波的接收1.接收原理:电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生_,所以导体可用来接收电磁波,这个导体就是接收_。2.调谐:从诸多电磁波中_出某一频率电磁波的过程。3.电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率_时,这一频率的电磁波与此电路产生电“_”电谐振,从而在电路中激起较大的感应电流。

4、为了达到电谐振我们可以调节LC振荡电路的_，也可以调节电感。感应电流天线挑选相等共振电容4.检波:从高频振荡信号中,“检”出所承载低频信号的过程,是_的逆过程,也叫解调。5.生活中的无线电波(1)微波通信、卫星通信和光纤通信在人类_中发挥着巨大的作用。(2)人造卫星引发了信息_和信息_等领域的革命。调制交流信息传播收集【判一判】(1)空间中多种频率的电磁波，都会在接收天线上产生各自的感应电流。( )(2)检波也叫调制。( )(3)移动通信塔之间通过微波实现信息快速传递。( )提示：(1)电磁波遇到导体，都会在导体上产生感应电流，(1)对。(2)检波也叫解调，是调制的逆过程，(2)错。(3)移动

5、通信塔顶的碟状物体就是微波天线，通过微波实现信息快速传递，(3)对。 对调制、调幅、调频、检波(解调)的对比【探究导引】如果计算机是利用电话线上网，则一定离不开“猫”，“猫”是Modem的谐音，是调制解调器的昵称，Modem其实是Modulator(调制器)与Demodulator(解调器)的简称。“猫”的作用是电话线模拟信号和计算机数字信号的“翻译员”。结合文字观察图片，思考以下问题：(1)“猫”把数字信号“翻译”成模拟信号，才能传送到电话线上，这个过程叫做什么？(2)“猫”把模拟信号“翻译”成数字信号，计算机才能看懂它们，这个过程叫做什么？信号接收调谐发射信号【要点整合】1.无线电波的发射

6、和接收过程解调 调幅调制 调频2.调制和检波(解调)是对称的逆过程声音、图像等信号转化为电信号后，由于频率较低不能高效地向外界发射电磁波，必须将这些低频信号加载到高频电磁波上才能有效地向外界发射电磁波。将声音、图像等低频信号加载到高频电磁波上的过程就是调制；而将声音、图像等低频信号从高频电磁波中还原出来的过程就是检波，检波也叫解调。3.“调幅”和“调频”是调制的两种不同的方式(1)高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化的调制方式叫调幅，如图甲所示，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波。(2)高频电磁波的频率随信号强弱的变化而变化的调制方式叫调频，如图乙所示，电台的立体

7、声广播和电视中的伴音信号，采用调频波。4.正确理解振荡器和调谐的作用(1)振荡器的作用是产生高频电磁振荡，“带”着低频信号，通过发射天线向外界发射出去。(2)调谐的作用是从各种电磁波中选出我们需要的来，通常叫选台，一般是利用电谐振达到该目的。【特别提醒】(1)电谐振就是电磁振荡中的“共振”。(2)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程。(3)调谐的目的就是让我们的接收电路与所要选择的某一频率电磁波产生电谐振，即选台。【典例1】如图所示是一个调谐接收电路，甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图像，则( )A.i1是L1中的电流图像B.i1是L2中的电流图像C.i2是L2中

8、的电流图像D.i3是流过耳机的电流图像【思路点拨】求解本题应把握以下四点：关键点(1)电谐振的原理;(2)电磁感应;(3)电磁波的接收过程;(4)晶体二极管的作用。【规范解答】选A、C、D。L1中由于电磁感应，产生的感应电流的图像是同甲图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2中没有电流，所以L2中的电流图像应是乙图。高频部分通过C2,通过耳机的电流如同丙图中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确。【变式训练】关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是 ( )A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须采用闭合电路B.音频电流的频率比较低，不能

9、直接用来发射电磁波C.当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收 电路产生的振荡电流最强D.调谐是电磁波发射的过程，调制是电磁波接收的过程【解析】选B、C。有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；调制是电磁波发射的过程，调谐是电磁波接收的过程。【变式备选】为了增强无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列哪些措施( )A.增大电容器极板的正对面积B.增大电容器极板的间距C.增大自感线圈的匝数D.提高供电电压【解析】选B。要增强无线电台向空间辐射电磁

10、波的能力，必须提高其振荡频率，由 知，可减小L和C以提高f。要减小L可采取减小线圈匝数，向外抽或抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距，减小正对面积，减小介电常数的办法，故选项B正确。 无线电波的分类【探究导引】如图所示，各种不同的无线电波传播方式差别非常大，请结合实际思考下列问题：(1)无线电波传播的方式与什么因素有关?(2)地波传播能否绕过障碍物?【要点整合】1.无线电波可以分成若干波段波 段 波 长 频 率 主要用途 传播方式 长波 30 000 m3 000 m 10 kHz100 kHz 地波 超远程无线电通信、导航 3 000 m200 m 200 m50 m 50 m10 m

11、 10 m1 m 100 kHz1 500 kHz 地波和天波 无线电广播、电视、通信、雷达、导航 1 500 kHz6 000 kHz 6 MHz30 MHz 天波 30 MHz300 MHz 直线传播 中波 中短波 短波 微波 2.电磁波的传播特性【特别提醒】(1)长波的近距离传播(300 km以内)，例如广播电视系统中的中波调幅广播，主要靠地波传播、夜晚天波参加传播。(2)短波调幅广播主要靠天波。(3)电视和调频广播靠空间波传播。【典例2】关于无线电波的传播，下列说法正确的是( )A.发射出去的电磁波，可以传到无限远处B.无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流C.波长越短的

12、电磁波，越接近直线传播D.移动电话是利用无线电波进行通信的【思路点拨】解答此类问题关键是了解无线电波传播的特点；无线电波在传播过程中遇到障碍物时发生干涉、衍射等现象。【规范解答】选B、C、D。无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错、B正确。波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故C、D正确。【总结提升】区分无线电波的传播方式(1)长波的近距离传播(300 km以内)主要是靠地波，远距离(2 000 km)传播主要靠天波，长波受天气干扰的影响很严重，利用长波作为通信和广播的不多。仅在

13、越洋通信、导航、气象预报等方面采用。(2)中波传播白天天波衰减大，被电离层吸收，主要靠地波传播，夜晚天波参加传播，传播距离较地波远，它主要用于船舶与导航通信，波长为2 000 m200 m的中波，主要用于广播。(3)短波传播有地波也有天波，短波的地波传播只有几十千米，可以利用天波进行远距离通信和广播。(4)超短波频率很高，主要用空间波传播，超短波主要用于调频广播、电视、雷达、导航传真、中继、移动通信等。【变式训练】目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法中正确的是( )A.上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间B.电

14、磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D.波长越短的电磁波，越接近直线传播【解析】选A、C、D。真空或空气中电磁波的传播速度为3.0108 m/s，由c=f可得： ， ，故选项A正确；电磁波是由周期性变化的电场和磁场产生的，故选项B错误；电磁波测距的原理是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，故选项C正确；波长越短的电磁波，传播时越接近直线传播，故选项D正确。【温馨提示】电磁波的接收比电磁波的发射与我们的现实生活更贴近，调谐选台的过程实际上就是调整电磁波接收端固有频率的过程，此类题目在考试中也时有出现。考查内容 调谐过程的有关计算【典

15、例】一台收音机的接收频率范围从f1=2.2 MHz到f2=22 MHz。设这台收音机能接收的相应波长范围从1到2。调谐电容器的相应电容变化范围从C1到C2。那么波长之比为多少？电容之比为多少？【思路点拨】解答本题应明确以下两点：关键点(1)明确波长、波速、频率的关系,v=f；(2)电磁振荡频率、电感、电容满足的关系【规范解答】由公式v=f，因电磁波的波速等于光速，所以波长与频率成反比，即根据电磁振荡频率公式 ，收音机接收电路中的L是固定的，所以频率跟电容的平方根成反比，即整理可得：答案：12=101 C1C2=1001 从字面上巧记易混概念本节的概念比较多又容易混淆，可以利用它们的字面意思进行牢固记忆：1.调制和检波(解调)：制从字面上理解为“制造”、“制作”，为“制造”电磁波而准备，故调制就是发射电磁波之前让电磁振荡加载上信息；检从字面上理解为“拣选”、“挑出”，从接收到的电磁波中挑选出原来加载上的有用信息，解从字面上理解为“分开”、“剖开”，可以理解为把前面的调制剖开，所以应该是调制之后的一个过程。2.调幅、调频和调谐：调幅字面上理解为调整振幅，而调频字面上理解为调整频率；调谐字面上理解为调整到电谐振。3.振荡器和调制器：器从字面上理解为元件，振荡器是用来产生高频振荡的元件；调制器是用来对高频电磁振荡进行调制的元件。【案例提示】关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是 (