移动通信与广播电视

广播、电视和移动通信 导言l 我 们 的 生 活 中 已 经 离 不 开 广 播 、 电 视 和 移 动 电话 ， 它 们 是 现 代 无 线 电 通 信 技 术 应 用 于 生 产 技术 和 社 会 生 活 中 的 两 个 重 要 方 面 ， 也 是 前 面 电磁 波 知 识 的 扩 展 l 我 们 几 乎 每 天 都 要 听 广 播 、 看 电 视 ， 那 些 图 像和 声 音 是 怎 样 传 过 来 的 ？l 无 线 电 信 号 是 如 何 发 射 的 ？ 又 是 如 何 接 收 的 ？电 视 的 工 作 过 程 是 什 么 ？ 移 动 电 话 是 怎 样 工 作的 ？ 无线电广播信号的发射和接收l 无 线 电 广 播 信 号 的 发 射 由 广 播 电 台 完 成 。话 筒 把 播 音 员 的 声 音 信 号 转 换 成 电 信 号 ，然 后 用 调 制 器 把 音 频 电 信 号 加 载 到 高 频电 磁 波 （ 载 波 ） 上 ， 再 通 过 天 线 发 射 到空 中 。l 发 射 电 磁 波 是 为 了 利 用 它 作 为 传 递 信 号 的 载 体 ， 正 如放 飞 信 鸽 是 为 了 用 信 鸽 来 传 送 信 件 一 样 。 振 荡 器 产 生高 频 振 荡 电 流 （ 类 似 于 可 以 远 飞 的 信 鸽 ） ； 通 过 话 筒把 要 传 递 的 音 信 号 转 变 为 音 频 电 信 号 （ 类 似 于 要 送 出的 信 件 ） ， 但 这 个 音 频 电 信 号 不 能 直 接 用 来 发 射 电 磁波 ， 通 常 用 调 制 器 把 音 频 电 信 号 叠 加 在 高 频 振 荡 电 流上 ， 从 而 获 得 “ 调 制 信 号 ” 高 频 调 幅 电 磁 波 （ 类似 于 把 信 件 绑 在 信 鸽 的 身 上 ） ； 最 后 ， 由 发 射 天 线 发射 电 磁 波 （ 类 似 于 信 鸽 的 放 飞 ） 。 无线电广播信号的发射和接收 1)话 筒 的 作 用 是 把 声 音 信 号 转 换 成 音 频 电 信 号 ，但 音 频 电 信 号 不 能 用 来 直 接 发 射 电 磁 波 。2)载 波 发 生 器 可 以 产 生 高 频 电 磁 波 ， 通 过 调 制器 把 音 频 电 信 号 加 载 到 高 频 电 磁 波 上 。3)通 过 天 线 把 载 有 音 频 电 信 号 的 电 磁 波 发 射 出去 。 无线电广播信号的发射和接收l 信 号 的 接 收 由 收 音 机 完 成 。 收 音 机 都 有 天 线 。 老 式 收音 机 的 天 线 很 长 ， 而 且 要 架 在 室 外 很 高 的 地 方 ， 以 获得 更 强 的 电 信 号 。 现 代 收 音 机 有 很 好 的 放 大 能 力 ， 天线 可 以 隐 藏 在 机 壳 里 。l 利 用 放 在 电 磁 波 传 播 空 间 中 的 导 体 天 线 ， 可 以 接收 到 电 磁 波 。1)利 用 放 在 电 磁 波 传 播 空 间 中 的 天 线 ， 可 以 接收 电 磁 波 。2)由 于 天 线 可 以 接 收 很 多 频 率 的 电 磁 波 ， 如 果 把 它 们 都 转 变 成 声 音 ， 那 只 是 一 片 嘈 杂 声 ， 什么 也 听 不 清 楚 。 利 用 收 音 机 调 谐 器 可 以 选 出 我们 所 需 的 某 一 频 率 的 电 磁 波 。3)如 果 把 调 谐 器 选 出 来 的 频 率 很 高 的 电 信 号 直接 送 到 耳 机 ， 不 能 使 耳 机 发 出 声 音 。 需 要 从 高频 电 信 号 中 取 出 音 频 信 号 ， 放 大 后 ， 送 到 扬 声器 里 。4)扬 声 器 把 音 频 电 信 号 转 换 成 声 音 。 l 收 音 机 的 天 线 可 以 收 到 各 种 各 样 的 电 磁 波 。 转动 收 音 机 调 谐 器 的 旋 钮 ， 可 以 从 中 选 出 特 定 频率 的 信 号 。 收 音 机 内 的 电 子 电 路 在 把 音 频 信 号从 中 取 出 来 ， 进 行 放 大 ， 送 到 扬 声 器 里 。 扬 声气 把 音 频 电 信 号 转 换 成 声 音 ， 我 们 就 听 到 广 播电 台 的 节 目 了 。l 由 于 天 线 对 所 有 传 过 来 的 电 磁 波 都 能 接 收 ， 如 果 把 它 们 全 部 转变 成 声 音 ， 那 只 是 一 片 嘈 杂 声 ， 什 么 也 听 不 清 楚 。l 为 了 从 众 多 的 电 磁 波 中 选 取 我 们 所 需 要 的 某 一 频 率 的 电 磁 波 ，在 无 线 电 技 术 中 是 用 “ 调 谐 装 置 ” 来 完 成 的 。 如 果 把 调 谐 选 择出 来 的 频 率 很 高 的 电 信 号 ， 直 接 送 入 耳 机 ， 不 能 使 耳 机 发 出 声 音 。要 听 到 声 音 ， 还 需 要 从 高 频 电 信 号 中 “ 检 ” 出 声 音 信 号 来 ， 使 耳机 的 膜 片 依 声 音 信 号 而 振 动 ， 这 个 过 程 叫 做 “ 检 波 ” 。 l 从 检 波 器 出 来 的 电 流 进 入 耳 机 ， 就 还 原 成 声 音 了 。l 可 见 ， 无 线 电 波 接 收 的 全 过 程 包 括 ： 接 收 无 线 电 波 调 谐 选择 所 需 的 电 磁 波 检 波 所 得 音 频 电 信 号 耳 机 膜 片 振 动 发 声 。 无线电广播信号的发射和接收 电视的发射和接收 电 视 用 电 磁 波 传 递 图 像 信 号 和 声 音 信 号 。 声 音信 信 号 的 产 生 ， 传 播 和 接 收 跟 无 线 电 广 播 的 工作 过 程 相 似 。 图 像 信 号 的 工 作 过 程 是 ： 摄 像 机把 图 像 变 成 电 信 号 ， 发 射 机 把 电 信 号 加 载 到 频率 很 高 的 电 磁 波 上 ， 通 过 发 射 天 线 发 射 到 空 中电 视 机 的 接 收 天 线 把 这 样 的 高 频 信 号 接 收 下 来 ，通 过 电 视 机 把 图 像 信 号 取 出 并 放 大 ， 由 显 像 管把 它 还 原 成 图 像 。 移动电话l 在 商 店 里 、 大 街 上 ， 你 一 定 看 到 过 有 人 用 手持 移 动 电 话 跟 别 人 通 话 。 移 动 电 话 不 需 要 电 话线 ， 比 固 定 电 话 更 方 便 。 移 动 电 话 与 固 定 电 话的 工 作 原 理 基 本 一 样 ， 只 是 声 音 信 息 不 是 由 导线 中 的 电 流 来 传 递 ， 而 是 由 空 间 的 电 磁 来 传 递 。移 动 电 话 机 既 是 无 线 电 发 射 台 又 是 无 线 电 接 收台 ： 在 你 讲 话 的 时 候 ， 它 用 电 磁 波 把 信 息 发 射到 空 中 ； 同 时 它 又 能 在 空 中 捕 获 电 磁 波 ， 得 到对 方 讲 话 的 信 息 。 移 动 电 话 可 以 使 你 很 方 便 地跟 朋 友 通 话 ， 无 论 你 的 朋 友 就 在 附 近 ， 还 是 远在 别 的 国 家 。 移动电话l 现 在 ， 移 动 电 话 的 使 用 已 经 十 分 普 遍 ， 随 身 携 带 一 个 手 机 ， 就可 以 在 城 市 的 任 何 一 个 角 落 进 行 通 话 。 l 公 用 移 动 电 话 系 统 是 城 市 电 话 网 的 一 部 分 每 一 个 移 动 电 话 都 是一 个 无 线 电 台 ， 它 将 用 户 的 声 音 转 变 为 高 频 电 信 号 发 射 到 空 中 ；同 时 它 又 相 当 于 一 个 收 音 机 ， 捕 捉 空 中 的 电 磁 波 ， 使 用 户 接 收 到通 话 对 方 送 来 的 信 息 。l 移 动 电 话 的 体 积 很 小 ， 发 射 功 率 不 大 ； 它 的 天 线 也 很 简 单 ，灵 敏 度 不 高 。 因 此 ， 它 和 其 他 用 户 的 通 话 要 靠 较 大 的 固 定 无 线 电台 转 接 ,这 种 固 定 的 电 台 叫 做 基 地 台 。 l 1 工 作 原 理 ： 移 动 电 话 相 当 于 是 无 线 电 台 ， 它 将 用 户 的 声 音 转 变 为 高频 电 信 号 发 射 到 空 中 ， 同 时 它 又 捕 捉 空 中 的 电 磁 波 ， 使 用 户 接 收 到 通 话对 方 送 来 的 信 息 。l 2 设 立 基 地 台 的 原 因 ： 手 持 移 动 电 话 的 体 积 很 小 ， 发 射 功 率 不 大 ； 它的 天 线 也 很 简 单 ， 灵 敏 度 不 高 。 因 此 ， 它 跟 其 他 用 户 的 通 话 要 靠 较 大 的固 定 基 地 台 转 接 。 移动电话l 手 持 移 动 电 话 的 体 积 很 小 ， 发 射 功 率 不 大 ； 它 的 天 线也 很 简 单 ， 灵 敏 度 不 高 。 因 此 ， 它 跟 其 它 用 户 的 通 话要 较 大 的 固 定 无 线 电 台 转 接 。 这 种 固 定 的 电 台 叫 做 基地 台 ， 跟 电 话 交 换 机 相 连 。 城 市 中 高 大 建 筑 物 上 常 常可 以 看 到 移 动 通 信 基 地 台 的 天 线 。l 还 有 一 种 可 移 动 的 电 话 ， 叫 无 绳 电 话 。 无 绳 电 话 很 像普 通 的 电 话 机 ， 只 是 坐 机 和 手 机 之 间 没 有 电 话 线 相 连 。无 绳 电 话 的 坐 机 和 手 机 上 各 有 一 个 天 线 ， 它 们 通 过 无线 电 波 来 沟 通 。 座 机 间 在 市 话 网 上 ， 相 当 于 一 个 小 型基 地 台 。 手 机 不 能 离 座 机 太 远 ， 工 作 区 由 于 大 约 在 几十 米 到 几 百 米 的 范 围 内 。 音频，视频和射频l 由 声 音 变 成 的 电 信 号 ， 它 的 频 率 根 声 音 的 频 率相 同 ， 在 几 十 赫 到 几 千 赫 之 间 ， 叫 音 频 (audio frequency)信 号l 由 图 象 变 成 的 电 信 号 ， 它 的 频 率 在 几 赫 到 几 兆赫 之 间 ， 叫 做 视 频 (video frequency)信 号l 音 频 电 流 和 视 频 电 流 在 空 间 激 发 电 磁 波 的 能 力都 很 差 ， 需 要 把 它 们 加 载 到 具 有 更 好 的 发 射 能力 的 电 流 上 ， 才 能 发 射 到 天 空 中 ， 这 种 电 流 的频 率 更 高 ， 这 种 更 高 频 率 的 电 流 叫 做 射 频 电 流(radio-frequency) 音频，视频和射频音 频视 频射 频 音频，视频和射频l 观 看 VCD时 不 需 要 把 信 号 发 射 到 天 空 ， 可 以 直接 把 音 频 信 号 和 视 频 信 输 给 电 视 机 ， 这 时 就 要分 别 把 VCD机 送 来 的 音 频 ， 视 频 信 号 接 到 电 视机 上 标 着 A， V字 母 的 插 口 上 。l 不 同 电 视 台 使 用 不 同 的 射 频 范 围 进 行 广 播 ， 以免 互 相 干 扰 ； 这 一 个 个 不 同 的 频 率 范 围 就 叫 做频 道 小结l 1） 无 线 电 广 播 信 号 的 发 射 和 接 收 过 程 l 2） 电 视 信 号 的 发 射 和 接 收 过 程 3） 移 动 电 话l 工 作 原 理 ： 移 动 电 话 相 当 于 是 无 线 电 台 ， 它 将 用 户 的 声 音 转变 为 高 频 电 信 号 发 射 到 空 中 ， 同 时 它 又 捕 捉 空 中 的 电 磁 波 ， 使 用户 接 收 到 通 话 对 方 送 来 的 信 息 。 l 设 立 基 地 台 的 原 因 ： 手 持 移 动 电 话 的 体 积 很 小 ， 发 射 功 率 不大 ； 它 的 天 线 也 很 简 单 ， 灵 敏 度 不 高 。 因 此 ， 它 跟 其 他 用 户 的 通话 要 靠 较 大 的 固 定 基 地 台 转 接 。