无线电波的发射、传播和接收

通常使用的无线电波的波长范围从几毫米到几千米，根据波长或频率把无线电波分成几个波段，如下表所示：一．无线电波无线电波的传播方式：长波短波微波微波问题讨论:为什么不同波段的无线电电波采用不同的传播方式?知识拓展长波:波长较长，容易产生衍射现象。长波在地面传播时能绕过障碍物（大山、高大建筑物……）长波长波容易被电离层吸收；短波容易被电离层反射；微波容易穿过电离层。短波微波:频率很高；直线传播。微波微波中国实用通信广播卫星中国试验通信卫星“东方红2号”二．无线电波的发射1.有效的向外界发射电磁波的条件是什么？⑴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。⑵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。减小电感和电容，提高振荡频率。增大电容器极板距离，既能提高振荡频率，又能扩大辐射空间。改造LC振荡电路——由闭合电路成开放电路（如图）2.采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－为了使开放电路中产生振荡电流，常用如图所示的方法，使振荡器的线圈L2靠近开放振荡电路的线圈L1。当振荡器中产生高频振荡电流时，由于互感作用，就可以在开放振荡电路中产生相同频率的振荡电流，这种方法叫做感应耦合。3.发射无线电波的装置：问题：我们要传递的信号不是高频振荡电流，而是一些低频信号（如：声音信号频率只有几百至几千赫兹，图象信号频率也不过上万赫兹），它能把直接发射出去？为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的信号转变成电信号。但这种电信号的频率较低，不能直接发射出去，需要将这种低频电信号加到高频振荡电流上发射出去。这种把低频电信号加载到高频振荡电流（载波）上的过程叫做调制。4.利用无线电波可以传递各种信号常用的调制方式有调幅和调频两种：1、调幅：使电磁波的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅，用AM表示。信号载波调幅波2、调频：使电磁波的频率随信号改变，这种调制方式叫做调频。用FM表示。信号载波调频波调频波优点：振幅不变，抗干扰能力强，失真较小。缺点：接收机结构复杂，服务半径比较小。调幅（AM）波与调频（FM）波调频波优点：振幅不变，抗干扰能力强，失真较小。缺点：接收机结构复杂，服务半径比较小。我们生活的空间布满了强弱不同的电磁波,我们又如何选出自己所需的无线电波呢?二、无线电波的接收二、无线电波的接收1.当接收电路的固有频率跟要接收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）可变电容调节接收电路的固有频率使它与要接收的电磁波的频率相同的过程叫做调谐能够调谐的接收电路叫做调谐电路。4.用调谐电路接收到的感应电流是调制的高频振荡电流，要直接感受到所需要的信号，还需要检波。高频放大器检波器低频放大器信号调制发射调谐电路输出电磁波发射和接受流程图电磁波的发射电磁波的接收高频振荡电流检波（解调）传播1．传真传真是利用无线电波传送图片、书信等静止图像的方法。原理：画面上不同点反射明暗不同的光，通过光电管，转化为强弱不同的电流，调制到高频等幅振荡电流上发送出去。接收处通过辉光管，把强弱不同的电流还原为明暗不同的光。通过感光纸还原为原来的信号。2．电视电视是利用无线电波传送活动的图像。原理：由摄像管将景物反射的明暗不同的光转换成强弱不同的电流，即形成图像信号，然后调制到高频振荡电流上发送出去。在接收端，显像管的电子枪受电信号的控制，发射强弱不同的电子束，并且用与摄像管的电子枪相同的方式和步调进行扫描，还原成原来的活动图像。四、移动电话1.移动电话是一个怎样的仪器？1.什么是“基站”？为什么要建设“基站”？五、因特网3．雷达雷达是利用无线电测定物体位置的设备。原理：从雷达站的天线向一定方向发射不连续的微波，遇到障碍物后被反射回来被天线接收。根据发出的和收到的两个波的时间间隔，就可测知障碍物的距离。声音信号的传送话筒前的人返回振荡器信号发射机房返回电视信号发射塔上的信号发射天线无线电信号发射塔返回彩塔接收天线电报大楼上的接收天线返回返回收音机内的接收装置就是一个简单的调谐电路调制：使电磁波随各种信号而改变叫做调制。调幅：使高频遮挡的振幅随信号而改变叫做调幅。调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。电谐振：当接收电路的固有频率跟接收道的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电路最强，这种现象叫做电谐振。调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。检波：从接受到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。相关概念解释点击“←”返回到相关链接的幻灯片【例1】为了使需要传递的信号发射到远方，必须对振荡电流进行（）A．调制B.放大C.调谐D.检波A【例2】用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是（）A.增大电容器两极板间的距离B.减小电容器两极板间的距离C.减小电容器两极板正对面积D.在电容器两极板间加入电介质BD【例3】一个LC接收回路，若要从接收较高频率的电磁波变到接收较低频率的电磁波，下列调节正确的是（）A.增加谐振线圈的匝数B.在线圈中插入铁芯C.降低电源电压D.把可变电容器的动片适当旋进些ABD例4、无线电广播中波段的波长范围为187~560米，为了避免邻台干扰，两个相邻电台的频率至少相差104赫，则在此波段中，最多能容纳的电台数约：()A、500个B、100个C、187个D、20个。B【例5】为了实现全球的电视转播，下面的措施中正确的是（）A.只需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行B.至少需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行C.只需发射一颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行D.至少需发射三颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行解析：同步卫星只能在赤道平面上空，通过南、北极的上空运行的卫星不可能是同步卫星。由于电视信号属于微波段，只能够沿直线传播，为覆盖全球，至少需发射三颗同步卫星，使它们静止于正三角形的顶点，地球内切于这个正三角形。B【例6】某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20㎝，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？解析：根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在后一个发射波发出前到达雷达接收器。可见，雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射两个相邻脉冲间隔时间内传播距离的一半。8923.0101.5102010cfHz电磁波在雷达发射两个相邻脉冲间隔时间内传播距离所以雷达的最大侦察距离1()sctctn8641310(0.0210)6105000m'4310302ssmKm电磁波的危害电磁波的危害•手机的危害原因•在待机状态下，手机不断的发射电磁波，与周围环境交换信息。•手机在建立连接的过程中发射的电磁波特别强。电磁波的危害•电磁波可能造成的伤害•手机释放的电磁辐射对脑细胞的影响•电磁辐射的遗害会不断累积﹐在十至十五年后﹐很可能出现更多因手机普及而导致的癌症病例•电磁辐射对胎儿的发育起到极大的影响。容易导致胎儿畸形和发育不良。手机危害的预防•移动电话接通瞬间释放的电磁波容易产生不好的影响，所以移动电话响时，一秒后再听手机。•如果身边有其他电话可用，就不要使用手机。在使用手机时，可以采用手机专用耳机，实现远距离使用是比较有效的办法。•休息时不要将手机置于枕头边。•注意手机的摆放位置。医学专家建议我们，手机不用时最好放在包里，但不要放在胸前的口袋中，也不要直接挂在胸前。手机危害的预防•多吃绿茶可以防范辐射。•使用绿色手机。GSM标准的手机的辐射标准为0.6～2瓦，而采用CDMA技术的手机其辐射标准要小得多，所以CDMA手机被称作绿色手机。电磁污染•电磁污染基本上是两大类：一是自然界所固有的；再就是人在利用电磁能时形成的．•目前在人类的生存环境中，自然界固有的电磁辐射的影响已相对较小，人为的电磁辐射的影响却在迅速增大．在我国近十几年来电磁辐射的影响更是爆炸性的增强，“电气烟雾”弥漫在我们周围．•作为人造电磁辐射源，它还涉及很多方面，例如，广播电台、电视台、雷达、导航、通信、射电天文、气象预测、医疗设备中的电针炙、核磁共振等，宇航方面的各种飞行器等电子设备都会辐射电磁波，家庭中使用的微波炉、红外烤箱等家用电器，也都会产生电磁辐射．•生活环境中充满了电磁波，只要是使用电的电器用品，都会放出电磁波。墙壁中看不见的电线，也会使电磁波检测笔哔哔叫。所以睡觉时不要太靠近装有电线的墙壁，以免因电磁波影响而无法好好睡一觉。而现代人人手一手机，它的电磁波其实是很强的。在电脑前拨通手机，大家往往会发现电脑萤幕闪铄不已。又在打开的收音机前拨通手机，收音机也受到很大的干扰。•微波炉的微波也是很强的电磁波，有人曾经做过实验，发现微波抑制了植物的生长！这个实验是将4盆绿豆苗分别放入微波炉中照射微波5秒、10秒、15秒、20秒後，移出置於空旷处。另外一盆完全不照射微波做为实验控制组。观察这5盆绿豆芽每天的生长进度，发现不受微波照射的实验控制组，绿豆苗生长正常。经微波照射过後的植物，只有照射5秒的一盆尚有存活力，其他一概陆续枯萎，可见微波对生物的杀伤力。虽然如此，微波过的食物仍可食入，绝不会吃进微波的！•另外也有人做微波使鱼眼变白的实验，将鱼眼睛放入微波炉中，照射微波九秒後观察鱼眼睛的变化。发现微波使鱼眼睛煮熟了。而当人的眼晴暴露在微波中，人眼晴中的水晶体也会和鱼眼睛一样变白，於是再也看不见东西了，这就是所谓的白内障。因此当妈妈使用微波炉煮点心时，小朋友千万不要在微波炉的玻璃门外看着，以免视力会越来越差。•电磁波这麽可怕，我们该怎麽预防呢？（一）拔掉插头可防止电磁波：电器用品不使用时，最好将插头拔掉，避免室内环境受到电磁波的侵害。（二）保持距离可减少电磁波：没错，距离越远，电磁波强度越弱。所以在使用电器用品像电脑、电视、电风扇、吹风机、微波炉、电磁炉时，都要远离这些电器用品，以策安全。电磁泄密•磁泄露造成泄密电磁辐射除了造成无法清理的磁污染外，低强度的电磁泄露会带来意想不到的麻烦．•法国某公司机要室附近停了一辆机动车，车内配备有电磁传感器、高灵敏度接受机和简易信息处理系统．车内电子探测系统与机要室的电脑信息网络之间无任何信息传输通道．奇妙的是，车内的显示荧屏上展示的图文信息，居然与机要室微机荧屏上显示的信息完全一样．•这就是因为网络上的荧屏、机壳接缝、键盘、电缆接头等处产笺电磁泄露，辐射到处间，它们可以被某些哪怕是简易的探测系统窃收和破译．目前，世界上不少国家都把美国作为电脑间谍活动及信息破坏的对象．为此，五角大楼坚持每年拨款数十亿美元，用来保障所有相关指挥系统的信息安全．