九物21.4《越来越宽的信息之路》(上课用)

1、第二十一章 信息的传递越来越宽的信息之路越来越宽的信息之路一一. .微波通信微波通信阅读课本回答问题阅读课本回答问题：（：（比一比，看谁找的快比一比，看谁找的快）为什么要用微波通信？为什么要用微波通信？. .微波的波长范围和频率范围是多少微波的波长范围和频率范围是多少? ?. .微波有什么性质微波有什么性质? ?微波中继站的作用是什么微波中继站的作用是什么? ?. .微波中继站的建立在距离上有什么要求微波中继站的建立在距离上有什么要求? ?. .能不能用地球的天然卫星能不能用地球的天然卫星-月球作为一个中继站月球作为一个中继站呢呢? ?为什么要用微波通信？为什么要用微波通信？信息理论表明信息理

2、论表明:电磁波频率越高，相同时电磁波频率越高，相同时间内可以传递的信息就越多而微波比间内可以传递的信息就越多而微波比中波、短波、的频率更高，一定时间内中波、短波、的频率更高，一定时间内可以传递更多的信息。可以传递更多的信息。. .微波的波长范围和频率范围是多少微波的波长范围和频率范围是多少? ?微波的波长在微波的波长在10m1mm之间之间,频率频率在之间在之间.MHzMHz510330微波的性质更接近光波微波的性质更接近光波:大致沿直线传播大致沿直线传播. .微波有什么性质微波有什么性质? ?发射发射接收接收微波中继通信微波中继通信微波大致沿直线传播，微波大致沿直线传播，中继站可以把上一站传来

3、的微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去，这就这就像接力赛跑一样，一站传一站，像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把经过很多中继站可以把信息传递到远方。信息传递到远方。微波中继站的作用是什么微波中继站的作用是什么? ?发射发射接收接收发射发射接收接收微波中继站微波中继站每隔每隔5050千米千米左右建立一个中继站左右建立一个中继站, ,上一站传来上一站传来的信号就可以传递下去的信号就可以传递下去. .微波中继站的建立在距离上有什么要求微波中继站的建立在距离上有什么要求? ?6 6微波通信的优缺点：微波通信的优

4、缺点：优点优点：微波通信的频率高微波通信的频率高, ,传播信息容量大传播信息容量大, ,且中且中继站用计算机监督控制继站用计算机监督控制. .出现故障时能出现故障时能自动自动倒换倒换, ,自动自动报警报警, ,节约了人力资源节约了人力资源. .缺点缺点：微波传送距离越远微波传送距离越远, ,需要需要建立建立的的中继站中继站就就越多越多, , 势必会势必会带来一定的麻烦带来一定的麻烦. .而且在遇而且在遇到雪山、大洋，根本无法建立中继站。到雪山、大洋，根本无法建立中继站。能不能用地球的天然卫星能不能用地球的天然卫星-月球作为一个中月球作为一个中继站呢继站呢? ?不能：因为它离我们太远了，信号衰减

5、、不能：因为它离我们太远了，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点的通信。见到月亮时，才能完成这两点的通信。 卫星通信卫星通信：利用卫星做中继站的利用卫星做中继站的 微波通信方式微波通信方式。l阅读并思考阅读并思考: : 二二. .卫星通信卫星通信3.3.卫星通信有哪些优越性卫星通信有哪些优越性? ?1.1.什么是同步卫星什么是同步卫星? ?2.2.要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星? ?1.1.同步卫星同步卫星- 同步卫星绕地球同步卫星绕地球转动的周期转动的周期跟跟地球自转的周期地球自转的

6、周期相同相同, ,相对地球相对地球”静止静止”,”,所以叫做所以叫做”同步同步”卫星卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星地球同步通信卫星2.2.要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星? ?用三颗同步卫星就可以实现全球通信用三颗同步卫星就可以实现全球通信3.3.卫星通信的优点卫星通信的优点: :l远距离传递信息远距离传递信息l通信容量大通信容量大l干扰小、质量好、功效高。干扰小、质量好、功效高。光纤通信：利用光纤通信：利用频率更高的光波频率更高的光波进行信息传递进行信息传递 三、光纤通信 1.1.激光的特点激光的特点l频率单一、方向高度集中。频率

7、单一、方向高度集中。l平行度好。平行度好。l能量高。能量高。2.2.激光在光导纤维里传播依据了什么科激光在光导纤维里传播依据了什么科学原理学原理? ? 全反射全反射3.3.光导纤维光导纤维: :激光用于实际通信的一种特激光用于实际通信的一种特殊管道，它是很细很细的玻璃丝殊管道，它是很细很细的玻璃丝. .FLASH普通光普通光优点优点容量大。容量是微波的容量大。容量是微波的 百万倍、千万倍百万倍、千万倍缺陷缺陷难以携带信息。夹杂难以携带信息。夹杂许多不同波长（频率）的光。许多不同波长（频率）的光。激光激光频率单一，方向高度集中频率单一，方向高度集中光导纤维光导纤维光在光导纤维中传输，光在光导纤维

8、中传输，损耗小，可长距离传输损耗小，可长距离传输，光纤通信光纤通信容量极大，不怕雷击，容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信不受电磁干扰，通信质量高，保密性好质量高，保密性好激光通信与激光通信与_ 通信类通信类似，即先把声音和图像信似，即先把声音和图像信号调制到号调制到_上，然后把上，然后把它们发射出去，最后用接它们发射出去，最后用接收装置把声音和图像信号收装置把声音和图像信号检出来。检出来。有线有线电电激光激光4.光纤通信的优势光纤通信的优势(笔记笔记)l光在光导纤维中传输损耗小光在光导纤维中传输损耗小, ,可长距可长距离传输离传输. .l光纤通信光纤通信, ,通信容量大通信容量大, ,l不

9、怕雷击，不受电磁干扰，通信质量不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高高, ,保密性好保密性好. .四、网络通信 信息之路小结信息之路小结微波通信微波通信频率在频率在30MHz30MHz3310105 5MHzMHz卫星通信卫星通信用通信卫星转为用通信卫星转为微波中继站微波中继站光纤通信光纤通信激光在光导纤维激光在光导纤维中传播中传播网络通信网络通信把计算机联在一把计算机联在一起进行通信起进行通信检测检测1 1信息理论表明：作为载体的电磁波，信息理论表明：作为载体的电磁波， 越高，越高，在相同时间内传输的在相同时间内传输的 就越多就越多2 2电视广播的工作频率一般为电视广播的工作频率一般为30 30

10、 MHzMHz3 310105 5MHzMHz，声音广播的工作频率一般为声音广播的工作频率一般为102 102 kHzkHz30MHz30MHz，由此可由此可知在相同时间内知在相同时间内 广播比广播比 广播要传输更广播要传输更多的信息多的信息频率频率信息信息电视电视声音声音3 3微波的频率在微波的频率在 MHzMHz至至 MHzMHz之间的之间的电磁波，微波的性质与电磁波，微波的性质与更接近，大致也是更接近，大致也是沿沿 传播，微波传播，微波 ( (选填选填“能能”或或“不能不能”)”)沿地球表面绕射，所以必须每隔沿地球表面绕射，所以必须每隔 kmkm左右要建设一个左右要建设一个 ，把传来的信

11、号处理，把传来的信号处理后再传出去，实现远距离通信后再传出去，实现远距离通信4 4现代科学技术的发展，使人们实现了卫星通现代科学技术的发展，使人们实现了卫星通信之梦卫星通信就是利用信之梦卫星通信就是利用 做微波做微波通信的中继站通信的中继站30光波光波直线直线不能不能50中继站中继站通信卫星通信卫星51035 5在地球上空均匀配置在地球上空均匀配置颗颗 卫星，就覆盖了几卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，从而实现了全球通信。乎全部地球表面，从而实现了全球通信。6 6实际上，光也是一种比微波频率更高的电磁波，而激光则是实际上，光也是一种比微波频率更高的电磁波，而激光则是频率频率 ，方向，方向 的光的

12、光7 7下列关于地球同步卫星的说法中不正确的是下列关于地球同步卫星的说法中不正确的是( )( )A A同步卫星绕地球转动的周期和地球自转的周期一样同步卫星绕地球转动的周期和地球自转的周期一样B B同步卫星可作为转播微波的中转站同步卫星可作为转播微波的中转站C C同步卫星的速度与电磁波的传播速度相同同步卫星的速度与电磁波的传播速度相同D D要使世界上任何一个地方的电视节目都可以传送到全世界，要使世界上任何一个地方的电视节目都可以传送到全世界，至少要有三颗同步卫星至少要有三颗同步卫星3同步卫星同步卫星单一单一高度集中高度集中cGPS卫星导航卫星导航全球定位系统（Global Positioning

13、 System，简称GPS），是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成l四大卫星导航系统四大卫星导航系统l美国美国GPS特点：成熟特点：成熟lGPS(全球定位系统全球定位系统)是美国历经是美国历经20年耗年耗资超过资超过300亿美元建立的全球卫星定位亿美元建立的全球卫星定位系统，目前共有系统，目前共有30

14、颗、颗、4种型号的导航种型号的导航卫星。该系统卫星轨道高度卫星。该系统卫星轨道高度2万公万公里，能使地球上任何地方的用户在任何里，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能看到至少四颗卫星，是一个全时候都能看到至少四颗卫星，是一个全天候，实时性的导航定位系统，也是目天候，实时性的导航定位系统，也是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的导前世界上应用最广泛、技术最成熟的导航定位系统。航定位系统。l 欧洲伽利略特点：精准l 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有星定位系统，有“欧洲版欧洲版GPS”之称。伽利之称。伽利略定位系统预计总共发射略定位系统预计总

15、共发射30颗卫星，其中颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。卫星颗为候补卫星。卫星轨道高度约轨道高度约2.4万公里，其精度将比万公里，其精度将比GPS更更为精准。为精准。l 美国美国GPS向别国提供的卫星信号，只能向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约发现地面大约10米长的物体，而伽利略的卫米长的物体，而伽利略的卫星则能发现星则能发现1米长的目标。形象地说，米长的目标。形象地说，GPS系统只能找到街道，而伽利略则可找到家门。系统只能找到街道，而伽利略则可找到家门。l 目前太空中已有目前太空中已有4颗正式的伽利略系统颗正式的伽利略系统卫星。欧盟计划使伽利略系统在卫星

16、。欧盟计划使伽利略系统在2014年初步年初步投入运营。投入运营。俄罗斯格洛纳斯特点：抗干扰能力强l 格洛纳斯由格洛纳斯由24颗卫星组成，尽管其定位精度颗卫星组成，尽管其定位精度比比GPS、伽利略略低，但其抗干扰能力却是、伽利略略低，但其抗干扰能力却是最强的。格洛纳斯项目是前苏联在最强的。格洛纳斯项目是前苏联在1976年启年启动的项目，最初开始的时候就是军用性质。动的项目，最初开始的时候就是军用性质。苏联解体以后，由于缺乏足够的经费，格洛苏联解体以后，由于缺乏足够的经费，格洛纳斯的计划不断延迟。纳斯的计划不断延迟。l 2011年年11月，随着一颗月，随着一颗“格洛纳斯格洛纳斯-M”卫星发射成功，该系统额定卫星发射成功，该系统额定24颗卫星已全部颗卫星已全部在轨工作，另有在轨工作，另有4颗在轨备份，从而实现全颗在轨备份，从而实现全球覆盖。球覆盖。中国北斗特点：短信和导航结合l 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫展、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，预计由分组成，预计由30颗以上卫星组成。颗以上卫星组成。