3　电磁波的发射和接收

3 电磁波的发射和接收 第十四章电磁波 电磁波在生活中的用途很广泛 我们每天看的电视 听的广播 用的移动电话 都离不开电磁波 要利用电磁波 就要把电磁波发射出去 再接收到我们需要的地方 怎么实现电磁波的发射和接收呢 无线电波的发射 要有效地发射电磁波 振荡电路必须具有如下特点 第一 要有足够高的振荡频率 理论的研究证明 振荡电路向外辐射能量的本领 与振荡频率密切相关 频率越高 发射电磁波的本领越大 第二 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间 这样才能有效地把能量辐射出去 频率高 发射电磁波的本领大 在上节实验的LC电路中 电场主要集中在电容器的极板之间 磁场主要集中在线圈内部 在电磁振荡过程中 电场能和磁场能主要在不同元件之间相互转化 辐射出去的能量很少 如何才能增大电场和磁场的辐射空间呢 甲 乙 丙 丁 像图乙 丙那样 增大电容器极板间的距离 使电场和磁场扩展到电容器的外部 这样的振荡电路叫做开放电路 实际应用中的开放电路 线圈的一端用导线与大地相连 这条导线叫做地线 线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连 无线电波就由这样巨大的开放电路发射出去 天线 根据声音变化而来的电信号 频率很低 不能以电磁波的形式远距离传播 如何能把这样低频率的声音和图像信号发送出去呢 振荡电路产生的电磁波频率很高 有利于向空中发射 能不能把低频的声音和图像信号搭载到电磁波上 让它帮忙运送出去呢 可见 利用电磁波传递声音 图像信号是可行的 为了利用电磁波传递信号 就要让电磁波随着待传递的信号而改变 在电磁发射技术中 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制 电磁波有频率和振幅 进行调制的时候 可以让电磁波的振幅或频率随着待传递信号的振幅或频率改变 调幅 AM 调频 FM 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变叫调幅 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变叫调频 中波和短波波段的广播及电视的图像信号都是调幅信号 调频广播和电视伴音都是调频信号 这些广播通常使用微波中的甚高频 VHF 和超高频 UHF 波段 无线电波的接收 电磁波在空间传播时 如果遇到导体 就会在其中产生感应电流 因此 空中的导体可以用来接收电磁波 这就是接收天线 不同的广播电台 电视台各自用确定频率的载波发射信号 这一频率称为载波频率 接收设备必须首先将所需的载波从大量不同频率的电磁波中挑选出来 这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强 在无线电技术中 利用电谐振可以达到这个目的 当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时 接收电路中产生的振荡电流最强 这种现象叫做电谐振 相当于机械振动中的共振 使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 我们转动收音机的旋钮选择电台 实际上是在选择电波进行调谐 收音机里有一种调谐电路 调节可变电容器的电容可以改变电路的固有频率 使它跟要接收的电磁波的频率相同 这个电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流 这样就选出了这个电台 调谐电路接收到的是带有信息标记的高频电流 要得到所需的信息 必须从高频信号电流中把它们 取 出来 这个过程是调制的逆过程 所以叫做解调 通过解调得到的信号 还要经过放大 得到声音或图像信号 调幅波的解调也叫检波 检波 无线电波是一个大家族 练习 1 关于无线电波的发射过程 下列说法正确的是 A 必须对信号进行调制B 必须使信号产生电谐振C 必须把传输信号加到低频电流上D 必须使用开放回路 AD 2 调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍