电磁波的发射和接收课件

无线电波的发射、传播和接收无线电波的发射、传播和接收无线电波的发射、传播和接收一、一、无线电波的发射1.要有效发射电磁波，振荡电路必须满要有效发射电磁波，振荡电路必须满足两个条件：足两个条件：振荡频率足够高振荡频率足够高电场和磁场尽可能分布到较大的空间电场和磁场尽可能分布到较大的空间一、无线电波的发射1.要有效发射电磁波，振荡电路必须满足两个 为了使开放电路中产为了使开放电路中产生振荡电流，常用如图所生振荡电流，常用如图所示的方法，使振荡器的线示的方法，使振荡器的线圈圈L2靠近开放振荡电路的靠近开放振荡电路的线圈线圈L1 。当振荡器中产生当振荡器中产生高频振荡电流时，由于互高频振荡电流时，由于互感作用，就可以在开放振感作用，就可以在开放振荡电路中产生相同频率的荡电路中产生相同频率的振荡电流，这种方法叫做振荡电流，这种方法叫做感应耦合感应耦合。为了使开放电路中产生振荡电流，常用如图所示的方法，使问题：问题：我们要传递的信号不是高频振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），能把象信号频率也不过上万赫兹），能把它它直接发射出去？直接发射出去？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 为了传送声音、文字、图象等信号，首为了传送声音、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，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需要将这种低频电信号加到高频振荡电流上发射出去。上发射出去。这种把低频电信号加载到高频振荡电流这种把低频电信号加载到高频振荡电流（载波载波）上的过程叫做）上的过程叫做调制调制。为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的信号转变常用的调制方式有常用的调制方式有调幅和调频调幅和调频两种：两种：1、调幅：、调幅：使电磁波的使电磁波的振幅振幅随信号改变，随信号改变，这种调制叫做调幅。这种调制叫做调幅。声音信号声音信号高频振荡电流高频振荡电流调调 幅幅用用AM表示。表示。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2、调、调频：频：声音信号声音信号高频振荡电流高频振荡电流调调 频频使电磁波的使电磁波的频率频率随信号改变，随信号改变，这种调制方式叫做调频。这种调制方式叫做调频。用用FM表示。表示。2、调频：声音信号高频振荡电流调 使电磁波的频率随信号改变短波短波微波微波超短波超短波 微波微波超短波超短波二、无线电波的传播长波长波 中波中波中短波中短波 短波微波超短波 微波超短波二、无线电波的传播长波 中波中长波长波:波长较长，容易产生波长较长，容易产生衍射衍射现象。现象。长波在地面传播时能绕过障碍物长波在地面传播时能绕过障碍物（大山、高大建筑物（大山、高大建筑物）长波长波无线电波的传播方式：无线电波的传播方式：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长波长波容易被电离层吸收；容易被电离层吸收；短波短波容易被电离层反射；容易被电离层反射；微波微波容易穿过电离层。容易穿过电离层。短波短波长波容易被电离层吸收；短波容易被电离层反射；微波容易穿过微波微波:频率很高；频率很高；直线传播。直线传播。超短波超短波 微波微波微波:频率很高；直线我们生活我们生活的空间布的空间布满了强弱满了强弱不同的电不同的电磁波磁波,我我们又如何们又如何选出自己选出自己所需的无所需的无线电波呢线电波呢?三三 、无线电波的接收、无线电波的接收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当接收电路的固有频率跟要接收的电磁波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，这种现象叫做流最强，这种现象叫做电电磁磁谐振。也称为谐振。也称为电谐振。电谐振。可可变变电电容容 2.2.调谐调谐 ：调节接收电调节接收电路的固有频率使它与要路的固有频率使它与要接收的电磁波的频率相接收的电磁波的频率相同的过程叫做同的过程叫做调谐。调谐。能够调谐的接收电路能够调谐的接收电路叫做叫做调谐电路调谐电路。1.1.电谐磁振：电谐磁振：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3.3.检波：检波：从接收到的高频振荡中从接收到的高频振荡中“检检”出所携带出所携带的信号，叫做的信号，叫做检波检波，它是调制的逆过程，因此也，它是调制的逆过程，因此也叫叫解调解调。问题问题:调谐后接收到的感应电流是调制的高频调谐后接收到的感应电流是调制的高频振荡电流，这样我们就可以感知信号了吗振荡电流，这样我们就可以感知信号了吗?3.检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫做检波电磁波的发射和接收课件信号信号调制调制发射发射调谐电路调谐电路输出输出电磁波发射和接受流程图电磁波发射和接受流程图电磁波的发射电磁波的发射电磁波的接收电磁波的接收高频振荡电流高频振荡电流检波（解调）检波（解调）传播传播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【例例1 1】为了使需要传递的信号发射到远方，必为了使需要传递的信号发射到远方，必须对振荡电流进行须对振荡电流进行 （）A A调制调制 B.B.放大放大 C.C.调谐调谐 D.D.检波检波 A【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【例例2 2】用一平行板电容器和一个线圈组成用一平行板电容器和一个线圈组成LCLC振振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是做法是 （）A.A.增大电容器两极板间的距离增大电容器两极板间的距离B.B.减小电容器两极板间的距离减小电容器两极板间的距离C.C.减小电容器两极板正对面积减小电容器两极板正对面积D.D.在电容器两极板间加入电介质在电容器两极板间加入电介质 BD【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【例例3 3】一个一个LCLC接收回路，若要从接收较高频接收回路，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，下列调节正确的是调节正确的是 （）A.A.增加谐振线圈的匝数增加谐振线圈的匝数B.B.在线圈中插入铁芯在线圈中插入铁芯C.C.降低电源电压降低电源电压D.D.把可变电容器的动片适当旋进些把可变电容器的动片适当旋进些 ABD【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 例例4 4、无线电广播中波段的波长范围为、无线电广播中波段的波长范围为187187米米至至560560米，为了避免邻台干扰，两个相邻电台的频米，为了避免邻台干扰，两个相邻电台的频率至少相差率至少相差10104 4赫，则在此波段中，最多能容纳赫，则在此波段中，最多能容纳的电台数约：的电台数约：()()A A、500500个个 B B、100100个个 C C、187187个个 D D、2020个。个。B 例4、无线电广播中波段的波长范围为187米至560米，为了【例例5 5】为了实现全球的电视转播，下面的措施中正确的为了实现全球的电视转播，下面的措施中正确的是是 （）A.A.只需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行只需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行B.B.至少需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行至少需发射三颗同步卫星，在赤道平面上空运行C.C.只需发射一颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行只需发射一颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行D.D.至少需发射三颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运至少需发射三颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行行解析：解析：同步卫星只能在赤道平面上空，通过南、北极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，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。地球内切于这个正三角形。B【例5】为了实现全球的电视转播，下面的措施中正确的是（【例例6 6】某雷达工作时，发射电磁波的波长某雷达工作时，发射电磁波的波长2020，每秒脉冲数每秒脉冲数n n50005000，每个脉冲持续时间，每个脉冲持续时间t t0.02s0.02s，问，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？解析：解析：根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时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。时间内传播距离的一半。【例6】某雷达工作时，发射电磁波的波长20，每秒脉电磁波在雷达发射两个相邻脉冲间隔时间内传播距离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所以雷达的最大侦察距离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