二十一章信息的传递

1、第一节第一节 现代顺风耳现代顺风耳电话电话 中学生导报中学生导报古代传递信息古代传递信息飞鸽传书飞鸽传书 政府配置的驿站、民间代捎书信政府配置的驿站、民间代捎书信以特殊声音，如钟声，鼓声，鞭炮声等传递信息以特殊声音，如钟声，鼓声，鞭炮声等传递信息以灯光，火光，如孔明灯，烽火等传递信息以灯光，火光，如孔明灯，烽火等传递信息 飞鸽传书飞鸽传书家书抵万金家书抵万金烽火戏诸侯烽火戏诸侯现代传递信息现代传递信息有线通信：电话、电报、电视有线通信：电话、电报、电视无线通信：收音机、对讲机无线通信：收音机、对讲机 数字化通信：互联网、数字电视数字化通信：互联网、数字电视 纸张通信：书信、报纸纸张通信：书信、

2、报纸 烽火台烽火台和和现代通信基站现代通信基站1876年年贝尔贝尔发明了电话发明了电话1892年，贝尔在纽约至芝加哥的电话年，贝尔在纽约至芝加哥的电话开通仪式上开通仪式上一、电流把信息传到远方一、电流把信息传到远方女孩说话的声音是如何传到男孩耳朵中的？女孩说话的声音是如何传到男孩耳朵中的？1电话的基本结构电话的基本结构话筒：把声音信号变成变化的电流听筒：把变化的电流变化成声音2电话的工作原理电话的工作原理女孩的话筒女孩的话筒男孩的听筒男孩的听筒碳粒电话原理实验碳粒电话原理实验女孩说话女孩说话话筒膜片振动话筒膜片振动炭盒电阻变化炭盒电阻变化回路电流变化回路电流变化磁性强弱变化磁性强弱变化 听筒膜

3、片振动听筒膜片振动男孩听到声音男孩听到声音3电流把信息传到远方电流把信息传到远方（1）需要多少条电话线？需要多少条电话线？（2）怎样才能减少电话线的数量？怎样才能减少电话线的数量？二、电话交换机的作用二、电话交换机的作用想一想想一想 画一画画一画甲甲乙乙2)1(nn发明电话发明电话交换机交换机， 提高线路效率提高线路效率电话交换机工作示意图电话交换机工作示意图程控电话交换机和操作台程控电话交换机和操作台1模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 电话信号分为模拟信号和数字信号两种。电话信号分为模拟信号和数字信号两种。（1）模拟信号模拟信号 以电话信号为例：以电话信号为例：在话筒将声音转换成信号电在

4、话筒将声音转换成信号电流时，流时，电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，振幅变化的情况完全一样，“模仿模仿”着声信号的着声信号的“一举一动一举一动”，这种信号叫做模拟信号。，这种信号叫做模拟信号。三、模拟通信和数字通信三、模拟通信和数字通信（2）数字信号数字信号 以电报信号为例：以电报信号为例：用点用点“ “ ” ”和画和画“” ” 的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉字。字。1 A 2 B 3 C 4 D 5 E 发声、发光的长短，电压、电流的有无，数字发声、发光的长短，电压

5、、电流的有无，数字0和和1，磁体的，磁体的N、S极等不同符号信息都可组成数字极等不同符号信息都可组成数字信号。信号。不同符号的不同组合表示的信号不同符号的不同组合表示的信号模拟通信的缺点：模拟通信的缺点：易受干扰易受干扰放大失真放大失真形成噪音形成噪音数字通信的优点：数字通信的优点：信号失真小信号失真小便于存储便于存储传输数据处理简便传输数据处理简便（3）比较两种信号传输的优缺点）比较两种信号传输的优缺点2模拟信号和数字信号的传输模拟信号和数字信号的传输 （2）数字信号通信除了传输语音信号，还能传）数字信号通信除了传输语音信号，还能传输文字、图片（输文字、图片（2G信号）信号）（1）模拟信号通

6、信只能用来传输语音信号）模拟信号通信只能用来传输语音信号（1G信号）信号）模拟信号手机模拟信号手机第一代第一代“大哥大大哥大”数字信号手机数字信号手机数字通信是当今通信发展的主要方向数字通信是当今通信发展的主要方向3G数字网络数字网络（已普及）（已普及）4G数字网络数字网络（将普及）（将普及）小结1._发明了电话2.话筒把_信号变成_3.听筒把_变成_4.电话交换机的作用是_，现代的程控电话交换机利用_技术5.电话信号分为_和_6.电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”，这种信号叫做_，使用模拟信号的通信方式叫做_ 贝尔贝尔声音声音变化的

7、电流变化的电流声音声音变化的电流变化的电流提高线路利用率提高线路利用率模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号模拟通信模拟通信电子计算机电子计算机7._叫做数字信号，这种通信方式叫做_8.数字信号的优点：_、_、_不同符号的不同组合表示的信号不同符号的不同组合表示的信号数字通信数字通信抗干扰能力强抗干扰能力强容易用计算机处理容易用计算机处理容易加密容易加密电磁波电磁波是怎样产生是怎样产生的？的？电磁波电磁波是怎样传播是怎样传播的？的？波长、波速、频率波长、波速、频率有何关系？有何关系？移动电话依靠移动电话依靠电磁波电磁波传递信息传递信息电视信号的传播依靠电视信号的传播依靠电磁波电磁波

8、第二节第二节 电磁波的海洋电磁波的海洋 连续调节台灯亮度旋钮连续调节台灯亮度旋钮导线时断时续接触电池的一极导线时断时续接触电池的一极收音机：发出收音机：发出“喀喀喀喀”声声一、电磁波是怎样产生的一、电磁波是怎样产生的听一听听一听电磁波是怎样产生的电磁波是怎样产生的实质：电磁场能量由近及远的传播。实质：电磁场能量由近及远的传播。电磁波产生演示实验电磁波产生演示实验迅速变化的电流能在周围产生电磁波。迅速变化的电流能在周围产生电磁波。结结 论论声音的传播需要固体、液体、气体等介质。声音的传播需要固体、液体、气体等介质。电磁波的传播需要介质吗？电磁波的传播需要介质吗？把一个移动电话放入真空罩中，拨打这

9、个手机把一个移动电话放入真空罩中，拨打这个手机的号码，手机有反应吗？的号码，手机有反应吗？电磁波的传播不需要介质。电磁波的传播不需要介质。二、电磁波是怎样传播的二、电磁波是怎样传播的小实验小实验结论结论2电磁波的几个要素电磁波的几个要素（1）波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离。）波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离。单位：米单位：米1电磁波可以在真空中传播电磁波可以在真空中传播波峰波峰波谷波谷波长波长波长波长二、电磁波是怎样传播的二、电磁波是怎样传播的 3电磁波的传播速度电磁波的传播速度真空中：真空中：c =2.997 924 58 108 m/ /s 空气中：接近真空光速空气中：接近真空光

10、速（3）波速：波传播的快慢。）波速：波传播的快慢。 单位：米单位：米/ /秒秒（2）频率：在）频率：在1 s内有多少次波峰或波谷通过，内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。波的频率就是多少。 单位：赫兹（单位：赫兹（Hz） 千赫（千赫（kHz） 兆赫（兆赫（MHz）fc宇宇宙宙射射线线 射射线线 X射射线线 紫紫外外线线 可可见见光光红红外外线线微波微波毫毫米米波波厘厘米米波波分分米米波波超超短短波波短短波波中中波波长长波波无无 线线 电电 波波10- -12 10- -10 10- -4 10- -2 102 104 106 (cm) 31022 31016 31014 31012 3

11、104 f (Hz) 三、电磁波三、电磁波三、电磁波三、电磁波760 nm400 nm 可见光可见光红外线红外线 紫外线紫外线 射射 线线X射线射线长波无线电波长波无线电波频率频率Hz波长波长m短波无线电波短波无线电波1001021041061081010101210141016101810201022102410810410010-410-810-1210-16 电电 磁磁 波波 谱谱光是一种电磁波光是一种电磁波光速即为电磁波传播速度光速即为电磁波传播速度真空光速：真空光速：c =3 108 m/s 雷达雷达工作依靠电磁波工作依靠电磁波四、电磁波与我们的生活四、电磁波与我们的生活微波炉微波炉

12、表面和内部同时加热（水分子共振）；表面和内部同时加热（水分子共振）；将电磁波的能量转化为食物的内能。将电磁波的能量转化为食物的内能。四、电磁波与我们的生活四、电磁波与我们的生活风扇风扇波导管波导管控制面板控制面板屏蔽网屏蔽网门门磁控管磁控管广播和电视广播和电视电磁波能够传递信息电磁波能够传递信息1.导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波。波。2.电磁波既可以在介质中传播也可以在真空电磁波既可以在介质中传播也可以在真空中传播。中传播。 3.电磁波在真空中的传播速度电磁波在真空中的传播速度c =2.997 924 58108 m/s 3105 km/s 4. 5

13、.电磁波可以在真空中传播电磁波可以在真空中传播课堂小结课堂小结第三节第三节 广播、电视和移动通信广播、电视和移动通信 中学生导报中学生导报声音和图像是怎样从电（视）台传来的？声音和图像是怎样从电（视）台传来的？1无线电广播信号的发射由广播电台完成无线电广播信号的发射由广播电台完成一、无线电广播信号的发射和接收一、无线电广播信号的发射和接收麦克风麦克风将声信号转换成电信号将声信号转换成电信号调制器调制器将音频电信号加将音频电信号加载到高频电流上载到高频电流上天线天线产生电磁波将高频载波信号发射到产生电磁波将高频载波信号发射到空中空中2收音机负责信号的接收与还原收音机负责信号的接收与还原一、无线电

14、广播信号的发射和接收一、无线电广播信号的发射和接收天线天线接收各种各样的电磁波接收各种各样的电磁波调谐器调谐器选择需要电台的载波信号（解调）选择需要电台的载波信号（解调）解调解调从载波信号中复原音频信号从载波信号中复原音频信号扬声器扬声器将音频电信号转换成声音将音频电信号转换成声音一、无线电广播信号的发射和接收一、无线电广播信号的发射和接收学校的电视演播室学校的电视演播室电视用电磁波传递图像和声音信号。电视用电磁波传递图像和声音信号。二、电视的发射和接收二、电视的发射和接收1图像信号工作过程图像信号工作过程摄像机摄像机将图像转换成电信号将图像转换成电信号发射机发射机将电信号加载到频率很高的电流

15、上将电信号加载到频率很高的电流上天天 线线将高频信号发射到空中将高频信号发射到空中二、电视的发射和接收二、电视的发射和接收2电视接收机工作过程电视接收机工作过程接接 收收 机机取出并放大图像和音频电信号取出并放大图像和音频电信号显显 示示 器器复原图像信号复原图像信号天天 线线接收包含声、像信息的高频信号接收包含声、像信息的高频信号音频放大音频放大将微弱音频电信号放大并输出将微弱音频电信号放大并输出二、电视的发射和接收二、电视的发射和接收手机既是无线电发射台又是无线电接收台。手机既是无线电发射台又是无线电接收台。1移动电话：（发射接收二合一）移动电话：（发射接收二合一）三、移动电话三、移动电话

16、基地台的天线基地台的天线手机和座机借助基地台进行交流手机和座机借助基地台进行交流基地台基地台手机手机座机座机手机和手机通过基地台进行沟通手机和手机通过基地台进行沟通三、移动电话三、移动电话工作区域在几十米至几百米的范围。工作区域在几十米至几百米的范围。座机接在市话网上，相当于小型基地台。座机接在市话网上，相当于小型基地台。2无绳电话无绳电话第四节第四节 越来越宽的信息之路越来越宽的信息之路中学生导报中学生导报5分钟内，放电影比讲故事所包含的信息量更分钟内，放电影比讲故事所包含的信息量更多。多。相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多的信息。的信息。信息理

17、论表明：信息理论表明：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。输的信息就越多。微波信号的波长在微波信号的波长在10 m 1 mm之间之间;微波信号的频率在微波信号的频率在30 MHz 3 105 MHz之间。之间。一、微波通信一、微波通信微波几乎沿直线传播微波几乎沿直线传播微波中继通信示意图微波中继通信示意图答案：答案：太远，不方便太远，不方便解决方案：解决方案：人造卫星通信人造卫星通信问题：问题：能否用月亮做中继站，实现微波通信？能否用月亮做中继站，实现微波通信？通信卫星大多相对地球通信卫星大多相对地球“静止静止”同步卫星同步卫星二、卫

18、星通信二、卫星通信三颗同步卫星可以实现全球通信三颗同步卫星可以实现全球通信用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号中国北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统光是比微波频率光是比微波频率高得多的电磁波。高得多的电磁波。光通信的光通信的“高速公路高速公路”更宽广。更宽广。利用频率单一、方向高度集中的激光进行利用频率单一、方向高度集中的激光进行通信，效果很好。通信，效果很好。三、光纤通信三、光纤通信光纤通讯技术是近几十年才发展起来的光纤通讯技术是近几十年才发展起来的 1966年，华裔物理学家高锟首次利年，华裔物理学家高锟首次利用无

19、线电波导通信的原理用无线电波导通信的原理，提出了，提出了低损耗低损耗（20 db/km）的光导纤维的光导纤维（简（简称光纤）的概念。称光纤）的概念。 1970年，美国康宁公司首次研制成年，美国康宁公司首次研制成功损耗为功损耗为20 db/km的石英光纤，它的石英光纤，它是一种理想的传输介质。是一种理想的传输介质。 1970年，贝尔实验室研制成功室温年，贝尔实验室研制成功室温下 连 续 振 荡 的 半 导 体 激 光 器下 连 续 振 荡 的 半 导 体 激 光 器（LD）。从此，开始了光纤通信。从此，开始了光纤通信迅速发展的时代。迅速发展的时代。 各种光导纤维各种光导纤维光沿着水流传播光沿着水

20、流传播实验演示实验演示光可以沿着水流传播光可以沿着水流传播光导纤维光导纤维光在光导纤维中的传播光在光导纤维中的传播光纤通信的优点：光纤通信的优点：（1）传输频带极宽，通信容量很大；）传输频带极宽，通信容量很大；（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；（3）频率稳定，信号传输质量高；）频率稳定，信号传输质量高；（4）光纤抗电磁干扰，保密性好。）光纤抗电磁干扰，保密性好。 计算机可以高速处理各种信息，把计算机联在计算机可以高速处理各种信息，把计算机联在一起，可以进行网络通信。一起，可以进行网络通信。四、网络通信四、网络通信通过因特网可以收发电子邮件，看到不断

21、更新通过因特网可以收发电子邮件，看到不断更新的新闻，查到所需的各种资料。的新闻，查到所需的各种资料。 随着通信技术的发展，现在已经可以在很短的随着通信技术的发展，现在已经可以在很短的时间内传送越来越大的信息量，信息传送的速度甚时间内传送越来越大的信息量，信息传送的速度甚至能够满足电视等活动画面的需要，我们已经可以至能够满足电视等活动画面的需要，我们已经可以轻松地在网上看电视了。轻松地在网上看电视了。 电磁波频率越高，相同时间内传输的信息就电磁波频率越高，相同时间内传输的信息就越多。通信频率越来越高，信息之路越来越宽。越多。通信频率越来越高，信息之路越来越宽。微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通

22、信。微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结无线电无线电广播信广播信号的发号的发射和接射和接收收电视的发电视的发射和接收射和接收移动电话移动电话小结1._发明了电话2.话筒把_信号变成_3.听筒把_变成_4.电话交换机的作用是_，现代的程控电话交换机利用_技术5.电话信号分为_和_6.电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”，这种信号叫做_，使用模拟信号的通信方式叫做_ 贝尔贝尔声音声音变化的电流变化的电流声音声音变化的电流变化的电流提高线路利用率提高线路利用率模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号模拟通信模拟通信电子计算机电子计算机7._叫做数字信号，这种通信方式叫做_8.数字信号的优点：_、_、_不同符号的不同组合表示的信号不同符号的不同组合表示的信号数字通信