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无线电波和无线电通信【学习目标】1.知道无线电波可以在真空中传播，它的速度等于光速。知道无线电波的波长、频率以及它们之间的定性关系。2.知道无线电波的几个主要波段，它们的传播特点和主要用途。3.知道什么是模拟信号、调频、调幅和调谐。【要点梳理】要点一、无线电波1、定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫作无线电波。2.无线电波主要可分为四个波段：长波、中波、短波、微波。要点诠释：1.无线电波是电磁波的一种，电磁波是由变化的磁场产生的，它的频率范围为30HZ～1019HZ。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线都电磁波，但它们处在不同的频率范围2.无线电波与声波一样也有不同的频率，不同的频率对应不同的波长，频率越高，波长越短，反之，频率越低，波长越长。要点二、无线电波的传播及应用1.无线电波传播的特点：（1）与光的传播相同，不需要介质，可在真空中传播，在真空中的传播速度等于光速c=3×108m/s，在空气中的传播速度与在真空中的传播速度几乎相同。（2）无线电波也具有能量，但在沿地球表面附近的空间传播时能量会不断损失，而且频率越高(波长越短)能量损失越大；频率越低(波长越长)能量损失越小。（3）频率越高，传递信息就越多。（4）波长越长，如长波、中波，能绕过障碍物的本领越大。波长短，如短波、微波，遇较大的障碍物不能绕过，会受到阻挡。（5）微波遇到障碍物会发生反射，还能穿过电离层。2.不同频率范围的无线电波的传播特点和应用特点应用长波适宜沿地球表面传播。传播距离远，稳定性和抗干扰性好。发射长波的设备庞大，造价高。因此长波很少用于无线电广播。长波多用于潜艇、远洋航行的通信。中波白天中波被电离层几乎全部吸收，因此，适宜沿地球表面传播，晚上可依靠电离层的反射来传播。所以昼夜信号强度差比较大中波多用于城市广播、电报通信。收音机上的中波段（MW）就是接受中波的无线电波。短波主要依靠电离层的反射来传播。由于电离层的快速变化，收听时经常出现类似海浪般忽大忽小的声音。稳定性和抗干扰性差。远距离广播通信。收音机上的短波段（SW）就是接受短波的无线电波。微波①于频率很高，传递信息多。②像光一样沿直线传播，且能穿过电离层。③遇到障碍物会发生反射。电视广播、移动通信、雷达、导航、加热要点诠释：1.无线电波的频率范围及应用如图所示。2.无线电波的三种传播方式，如图所示。3.在地球赤道平面上的三颗同步卫星基本上就可以实现全球通信，如图所示。要点三、无线电通信以广播电视为例（如图，与运输货物进行类比）：1.货物装箱话筒（拾音器）：将声音转换成与声音变化相一致的电信号（音频信号）；摄像机：将画面转换成与画面色彩、明暗变化相一致的电信号（视频信号）2.装机调制器：使无线电波随模拟信号而改变，将模拟信号装载到无限电波上。调制有两种技术：①调幅（AM）：使无线电波的振幅随模拟信号改变。②调频（FM）：使无线电波的频率随模拟信号改变。3.起飞、飞行放大器：调制后的无线电波经放大后发射。4.降落调谐器：将所需频率的无线电波从大量不同频率中的无线电波中挑选出来，也就是选择不同频率的电台节目。5.卸箱解调器：将所接收到的无线电波中分离出所需的模拟信号。6.开箱取物放大器：模拟信号经放大器放大后，由扬声器还原成声信号，由显象管还原成光信号。要点诠释：1.模拟信号：音频信号和视频信号叫做模拟信号。2.调频广播和电视伴音均采用调频技术，并使用微波中的甚高频（VHF）和超高频（UHF）频段传送信号。3.不同的广播电台、电视台用不同频率的无线电波发射不同的模拟信号。因此，接收设备首先必须将所需频率的无线电波从大量不同频率的无线电波中挑选出来，这一过程叫做调谐。要点四、信息高速公路现代“信息高速公路”是微波通信、卫星通信和光纤通信等高速、大容量信息传输通道的俗称。要点诠释：1.微波通信：是无线通信的一种，微波的波长在10m—1mm之间，频率在30MHZ～3×105MHZ之间，微波的频率高，其性质更接近光波，大致沿直线传播，所以需要在高处架设微波中继站来接转电磁波信号。优点：通信容量大，传输稳定，抗灾能力强等。缺点：使用微波通信容易被窃听，保密性较差。2、卫星通信：卫星通信是微波通信的手段之一。优点：卫星通信具有覆盖面大，通信距离长，不受地理环境限制，以及投资少，见效快等独特的优点。缺点：（1）卫星造价较高（2）卫星通信会有零点几秒的时间延迟。3、光纤通信：光纤通信通过激光在光导纤维中传输信号。优点：频带宽，容量大，中继距离长，抗干扰性好，保密性强，成本低，传输质量高。缺点：架设线路受地理条件限制、光缆易被拉断。4.卫星通信和光纤通信相辅相成，成为现代“信息高速公路”的两大支柱，下图表示同时采用两种通信方式越洋传递电子邮件的过程。当然，越洋光缆能使全部过程实现光纤通信。【典型例题】类型一、无线电波的传播和应用1.下列关于无线电波在真空中传播的说法正确的是（）A.频率越高的无线电波，传播速度越快B.频率越低的无线电波，传播速度越快C.频率不同的无线电波，传播速度相同D.频率不同的无线电波，传播速度也不同【答案】C【解析】与光的传播相同，无线电波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中的传播速度等于光速c=3×108m/s，与无线电波的频率无关。【总结升华】本题考察了无线电波的传播。举一反三：【变式】长波在真空中的传播速度是m/s，这个速度与在真空中传播的速度相同。在空气中的传播速度近似等于千米/秒。【答案】3×108；光；3×1052.在无线电波的四个波段中，只能沿着地球表面传播的是（）A.长波B.中波C.短波D.微波【答案】A【解析】长波适宜沿地球表面传播。中波在白天被电离层几乎全部吸收，因此，适宜沿地球表面传播，晚上可依靠电离层的反射来传播。短波主要依靠电离层的反射来传播。微波只能像光一样沿直线传播，且能穿过电离层,微波遇到障碍物会发生反射。所以选A。【总结升华】本题考察了无线电波中四个波段的传播特点。3.中央电视台第四套节目的图象频率为77.25MHz，波长为λ1，伴音的频率为83.75MHz，波长为λ2，那么λ1λ2（填、、=）。【答案】【解析】不同的频率对应不同的波长，频率越高，波长越短，反之，频率越低，波长越长。因为77.25MHz83.75MHz,所以λ1λ2。【总结升华】本题考察了频率和波长之间定性的关系。举一反三：【变式】无线电广播是通过传播信息的．收音机上标有中波和短波波段，中波与短波相比的频率较高。【答案】无线电波；短波【解析】无线电广播是通过无线电波传播信息的；中波与短波相比，短波的波长更短，短波的频率较高。类型二、无线电通信4.飞机飞行时始终要与地面指挥保持密切联系，飞行员与指挥员联络的信息是通过（）A．无线电波传递B．红外线传递C．光导纤维传递D．超声波传递【答案】A【解析】因为声音的传播需要介质，太空中无空气，声音不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，因此飞行员与指挥员联络的信息是通过电磁波进行交流的，无线电波就是利用电磁波来工作的。故选A。【总结升华】本题考查电磁波的传播，解答此题的关键是知道电磁波可以在真空中传播。举一反三：【变式】随着数字时代的到来，3G与4G的相继出现，使用4G手机不仅通话信号好，而且无线网络上网时效果更佳，手机使用时用下列哪种波传输数字信号（）A．次声波B．超声波C．微波D．红外线【答案】C