人教版选修1－1 4.3 电磁波的发射和接收 学案.doc

4.3 电磁波的发射和接收 学案【学习目标】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，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187m560m，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： 课堂练习：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：振荡器产生高频振荡电流用话筒把声音信号转变为变化的电流用调制器把两种电流迭加，获得高频调制电信号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：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。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”。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。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。【物理漫步】：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：卫星移动无线电台和天线；关口站、基站。 移动通信系统从20世纪80年代诞生以，到2020年将大体经过5代的发展历程，而且到2010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