人教版選修1－1 4.3 電磁波的發(fā)射和接收 學(xué)案.doc

4.3 電磁波的發(fā)射和接收 學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解無線電波發(fā)射和接受技術(shù)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(jié)構(gòu)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(diǎn)】 知識點(diǎn)1無線電波的發(fā)射1.無線電發(fā)射機(jī)中有一個(gè)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(shí)，在空間產(chǎn)生高頻率的電磁場，由于這個(gè)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(yuǎn)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(shí)，如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)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(dǎo)體，就可以接收到電磁波了。知識點(diǎn)2 無線電波的接收1.接收電磁波時(shí)，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(jī)得到的信號是帶有信息標(biāo)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(gè)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(gè)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(shí)例題，運(yùn)用中波段波長范圍，得到中波段頻率范圍，進(jìn)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(xí)：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?yàn)轭l率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)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(jìn)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(shí)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(jī)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(jī)（或揚(yáng)聲器），就還原成聲音了。【物理漫步】：1調(diào)制解調(diào)器的工作原理我們常說的modem，其實(shí)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(jì)算機(jī)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(dāng)兩臺計(jì)算機(jī)要通過電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，就需要一個(gè)設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)模的轉(zhuǎn)換。這個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是我們這里要討論的modem。計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先由modem把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號，這個(gè)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(jì)算機(jī)之前，也要經(jīng)由接收方的modem負(fù)責(zé)把模擬信號還原為計(jì)算機(jī)能識別的數(shù)字信號，這個(gè)過程我們稱“解調(diào)”。正是通過這樣一個(gè)“調(diào)制”與“解調(diào)”的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，從而實(shí)現(xiàn)了兩臺計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)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(jī)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(guān)口站、基站。 移動通信系統(tǒng)從20世紀(jì)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(jī)動性和無縫隙漫游。實(shí)現(xiàn)這些要求在技術(shù)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(shù)問題，有的系統(tǒng)將側(cè)重提供高數(shù)據(jù)速率，有的系統(tǒng)將側(cè)重增強(qiáng)機(jī)動性或擴(kuò)大覆蓋范圍。 從用戶角度看，可以使用的接入技術(shù)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(lán)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(diǎn)是只有一個(gè)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(jī)功率可高達(dá)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(diǎn)是把整個(gè)大范圍的服務(wù)區(qū)劃分成許多小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)各個(gè)移動臺的聯(lián)絡(luò)與控制，各個(gè)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(diǎn)，離開一定距離的小區(qū)可以重復(fù)使用頻率，使頻率資可以充分利用。每個(gè)小區(qū)的用戶在1000以上，全部覆蓋區(qū)最終的容量可達(dá)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(shí)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(jī)。它們可以經(jīng)過通信點(diǎn)與市話用戶進(jìn)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(wù)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(shí)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)