無線電波的發(fā)射和接收

1、 第5節(jié) 無線電波的發(fā)射和接收一、教學(xué)目的1無線電波的波長范圍2了解無線電波的發(fā)射與接收；3激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。二、教學(xué)重點(diǎn)調(diào)制和解調(diào)三、教學(xué)難點(diǎn)調(diào)制和解調(diào)四、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)演示、啟發(fā)式教學(xué)五、教學(xué)用具信號(hào)源，示波器，收音機(jī)，錄音機(jī)，調(diào)頻發(fā)射機(jī)，計(jì)算機(jī)多媒體，實(shí)物投影儀等。六、教學(xué)過程：（復(fù)習(xí)引入）問題：1古代人們有那些傳遞信息的方式？（烽火臺(tái)，鴿子，驛站，郵差等）2請(qǐng)問現(xiàn)在我們有那些傳遞信息的方式？（廣播，電視，電話，手機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)等）（過度）：現(xiàn)在的傳遞方式有線和無線之分，無線主要依靠電磁波，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了什么是電磁波（引導(dǎo)同學(xué)簡單回憶復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容）在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對(duì)我們

2、來說越來越重要，無論是廣播、電視還是無線電通信以及航空、航天中的自動(dòng)控制和通信聯(lián)系，都離不開電磁波在無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波，那么無線電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？(板書) 18.5 無線電波的發(fā)射和接收一、無線電波無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，無線電報(bào)的波長從幾毫米到幾十千米。通常根據(jù)波長或頻率把無線電波分成長波、中波、中短波、短波和微波等幾個(gè)波段（教師可以結(jié)合教材上的表格，提示學(xué)生比較各個(gè)波段的波長范圍和頻率范圍，簡述各波段無線電波的傳播方式以及主要用途可以適當(dāng)補(bǔ)充一些實(shí)例）（多媒體顯示下表）波段波長頻率傳播方式主要用途長波30000m3000m10KhZ100kHZ地波超遠(yuǎn)

3、程無線電通信和導(dǎo)航中波300m200m100kHZ1500kHZ地波和天波調(diào)幅無線電廣播 電報(bào) 通信中短波200m50m1500kHZ6000kHZ短波50m10m6MHZ30MHZ天波微波米波（VHF）10m1m30MHZ300MHZ近似直線傳播調(diào)頻無線電廣播 電視 導(dǎo)航分米波（UHF）1m0.1m300MHZ3000MHZ直線傳播電視雷達(dá)導(dǎo)航厘米波10cm1cm3000MHZ30000MHZ毫米波10mm1mm30000MHZ300000MHZ二、無線電波的發(fā)射 1要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）要有足夠高的振蕩頻率，理論研究表明，振動(dòng)電路向外輻射能量的本領(lǐng)，即單位

4、時(shí)間內(nèi)輻射出去的能量，與頻率的四次方成正比，頻率越高，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，才能有效地把電磁場的能量傳播出去。2開放電路：（多媒體演示）L1L23無線電波是由開放電路發(fā)射出去的。在實(shí)際應(yīng)用中常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導(dǎo)線叫做地線。線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)線叫做天線。天線和地線形成了一個(gè)敞開的電容器，電磁波就是由這樣的開放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠(yuǎn)。實(shí)際發(fā)射無線電波的裝置中還需在開放電路旁加一個(gè)振蕩器電路與之耦合，如圖所示：（多媒體演示）振蕩器電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過L2與L1的互

5、感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射4、調(diào)制：調(diào)幅與調(diào)頻發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號(hào)。例如無線電報(bào)傳遞的是電碼符號(hào)，無線電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號(hào)而改變。在電磁波發(fā)射技術(shù)中，如果把這種電信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號(hào)的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號(hào)一起發(fā)射出去把要傳遞的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號(hào)而改變叫做調(diào)制。進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器耍傳遞的電信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)幅（畫圖），調(diào)幅廣播(AM)一般使

6、用中波和短波波段。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)頻（畫圖），調(diào)頻廣播(FM)和電視廣播都采用調(diào)頻的方法來調(diào)制，通常使用微波中的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)波段。右圖是調(diào)幅裝置的示意圖接在振蕩器和線圈之間的話筒就是一個(gè)最簡單的調(diào)制器，由聲源發(fā)出的聲音振動(dòng)使話筒里的碳粒發(fā)生時(shí)松時(shí)緊的變化，它的電阻也發(fā)生時(shí)大時(shí)小的變化。所以，雖然振蕩器產(chǎn)生的是高頻等幅振蕩電流，但是線圈通過的卻是隨聲音而改變的高頻調(diào)幅電流由于線圈的互感作用，從開放電路中發(fā)射的也是這種高頻調(diào)幅電流。這種電磁波叫調(diào)幅波。（多媒體演示）（用示波器觀察調(diào)幅波形）三、無線電波的接收 處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

7、，導(dǎo)作中感應(yīng)電流的頻率與激起它的電磁波頻率相同，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。1、在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。2、電諧振世界上有許許多多的無線電臺(tái)、電視臺(tái)以及各種無線電通訊設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強(qiáng)弱不等地彌漫在我們周圍。如果不加選擇地把它們都接收下來，那必然是信號(hào)一片混亂，分辨不清，達(dá)不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時(shí)，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來，通常叫做選臺(tái)。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)。在無線電技術(shù)里，是利用電諧振來達(dá)到這個(gè)目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率

8、跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。（用示波器觀察電諧振波形） 3、調(diào)諧接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。圖是收音機(jī)的調(diào)諧電路。調(diào)節(jié)可變電容器的電容來改變調(diào)諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺(tái)發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個(gè)頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流，這樣就選出了這個(gè)電臺(tái)。（演示調(diào)諧過程） 4、檢波收音機(jī)接收的經(jīng)過調(diào)制的高額振蕩電流（對(duì)應(yīng)圖講解），這種電流通過收音機(jī)的耳機(jī)或揚(yáng)聲器，并不能使它們振動(dòng)而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個(gè)半周期電流的作用是使振動(dòng)片向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，下一個(gè)半周期電流就以幾

9、乎同樣大的作用使振動(dòng)片向反方向運(yùn)動(dòng)高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動(dòng)片的慣性相當(dāng)大，所以在振動(dòng)片還沒有來得及在電流的作用下向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就立刻有一個(gè)幾乎同樣大的作用要使它向反方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果振動(dòng)片實(shí)際上不發(fā)生振動(dòng)要聽到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號(hào)，使揚(yáng)聲器(或耳機(jī))中的動(dòng)片隨聲音信號(hào)振動(dòng)。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號(hào)過程，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同，檢波的方法也不同。檢波之后的信號(hào)再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到或看到了。 下面介紹收音機(jī)中對(duì)調(diào)幅波的檢波。右圖是晶體二極管的檢波電路，是利用晶體二極管的單向?qū)щ娦詠?/p>

10、進(jìn)行檢波的。調(diào)諧電路中產(chǎn)生的是經(jīng)過調(diào)幅的高頻振蕩電流，L1和L2繞在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上產(chǎn)生的是高頻交變電壓由于二極管的單向?qū)щ娦?，通過它的是單向脈動(dòng)電流，這個(gè)單向脈動(dòng)電流既有高頻成分，又有低頻的聲音信號(hào)，高頻成分基本從電容器C（復(fù)習(xí)旁路電容器）通過，剩下的音頻電流通過耳機(jī)發(fā)聲。（用示波器觀察檢波過程）實(shí)際上就是一個(gè)晶體二極管收音機(jī)的電路圖這種收音機(jī)聲音很小，只能用開機(jī)收聽本地電臺(tái)為了提高收音機(jī)的接收性能，需要用放大器把微弱的信號(hào)放大圖示是加有放大器的收音機(jī)方框圖由天線和調(diào)諧電路接收到的高頻調(diào)幅電流，先通過放大器進(jìn)行高頻放大，然后進(jìn)行檢波和低頻放大，放大后的音頻電流輸送到喇叭，使它們發(fā)出聲音。下面我們通過調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式，來看看無線電波發(fā)射和接收的全過程。（1）調(diào)幅發(fā)射和接收。（實(shí)驗(yàn)演示）（2）調(diào)頻發(fā)射和接收。（實(shí)驗(yàn)演示） 比喻： 高頻電流火車 音頻電流貨物 調(diào)制發(fā)射傳播調(diào)諧解調(diào) 裝貨出站運(yùn)行進(jìn)站卸貨作業(yè)：（1）自學(xué)第六節(jié) 電視 雷達(dá)（2）閱讀課本第248頁“移動(dòng)電話”（3）有興趣的同學(xué)可以上網(wǎng)（）查找有關(guān)資料板書設(shè)計(jì)18.5 無線電波的發(fā)射和接收一、無線電波：無線電技術(shù)中使用的電波叫無線電波。二、無線電波的發(fā)射：1要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個(gè)特點(diǎn)：2開放電路：3無線電波的發(fā)射：調(diào)制：把要傳遞的