电磁波的发射和接收.doc

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1、§18~5无线电波的发射和接收【教学目的】1、了解无线电波的波长范围2、了解无线电波的发射过程和调制的简单概念3、知道无线电波接收过程的调谐、检波及无线电波的接收的基本原理【教学重点】接收电路的调谐原理【教学难点】调制原理、检波原理【教具】“无线电波的发射和接收”演示仪【教学过程】○、复习&引入复习提问2：电磁波在真空中的传播速度是多少？☆学生：光速c=3.0×108m/s。电磁波的速度和光的传播速度相等，是一种巧合，还是具有某种必然性？光本身是不是电磁波？这个问题，其实麦克斯韦在两百年前已经给出了结论，我们会在后面的课程中详细介绍。这里先有必要告诉大家

2、的是，电磁波的种类是很多的。除了传输手机信号、电视信号的是电磁波，可见光、红外线（紫外线）是电磁波，X射线、γ刀是电磁波，CT扫描、核磁共振也是利用电磁波。它们构成了一个庞大的电磁波家族。不过，遵从循序渐进的原则，我们先还是了解一下这个家族中比较平易近人的一员，那就是——一、无线电波无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，无线电报的波长从几毫米到几十千米不等。它们的主要作用是通讯和导航，根据波长（或频率）又可以把无线电波分成长波、中波、中短波、短波和微波等几个波段。各个波段的无线电波的作用、传播方式也是不同的，具体分类见下表：波段波长频率传播方式主要用途长波

3、30000m~3000m10KhZ~100kHZ地波超远程无线电通信和导航中波300m~200m100kHZ~1500kHZ地波和天波调幅（AM）无线电广播、电报、通信中短波200m~50m1500kHZ~6000kHZ短波50m~10m6MHZ~30MHZ天波微波米波（VHF）10m~1m30MHZ~300MHZ近似直线传播调频无线电广播、电视、导航分米波（UHF）1m~0.1m300MHZ~3000MHZ直线传播电视雷达导航厘米波10cm~1cm3000MHZ~30000MHZ毫厘波10mm~1mm30000MHZ~300000MHZ请大家注意表格中

4、波长和波的传播方式的对应关系，你能用已有的知识进行解释吗？☆学生：思考、讨论，答问…（答案：波长越长，衍射越容易；反之，趋于直线传播。）无线电波能够如此广泛地为人类服务，它是怎样实现相应的功能的呢？二、无线电波的发射无线电波的发射要解决两大问题：1、尽可能地发射得更远；2、信息加载。关于问题1，前一节已经介绍由闭合电路变成开放电路的努力。这里只需补充一点，传播越远，辐射出去的能量就越多，开放电路需要补充的能量也就越多。这个补充的过程是通过图1所示的耦合电路实现的。过程解释（互感知识复习）…下面我们要介绍载波和信号的概念。为了电磁波尽可能远地发射，应尽可能

5、地提高它的频率，但是，电磁波需要传递的信号频率是可以随意提高的吗？（譬如声波，频率本身就是音调，改变之后，其不成了超声波？）既然信号频率不能提高，我们就需要另外一个高频波来运载信号，这个波不妨称为载波（就象小孩不能远行，需要大人背着走…）。将信号加入载波的过程叫调制。当然，如果信号本身是机械波，我们还需要先将信号转换成变化规律完全相同的电磁波。调制又分为调幅和调频两种。下面分别做简要介绍——使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅（如图2），调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频（如图3），调频广播(FM

6、)和电视广播都采用调频的方法来调制，通常使用微波中的甚高频(VHF)和超高频(UHF)波段。经过调制的无线电波具备高频和低频两种成分，既满足了远距离传送的要求，也自始至终携带着发射源需要传送的信号。三、无线电波的接收从要求的角度看，无线电波接收的过程是发射的逆过程，即摈弃载波、取出信号的过程。详细考查接收过程，可以分为两步：1、谐振；2、检波（解调）。1、谐振。世界上有许许多多的无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备，它们不断地向空中发射不同频率的电磁波，这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。如果不加选择地把它们都接收下来，那必然是信号一片混乱，分辨不清，

7、达不到我们传递信息的目的。所以，接收电磁波时，首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，通常叫做选台。这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。在无线电技术里，是利用电谐振来达到这个目的的。当接收电路的固有频率跟接收到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，相当于机械振动中的共振。图4就是一个典型的谐振回路。调协过程与原理（LC周期公式对应）☆学生：思考2、检波。检波包括两个过程：整流和滤波。整流介绍（整流的必要性、二极管单向导电性）…滤波介绍（滤波的必要性、电容旁路或电感扼流）…图5展示了一个简单的无线

8、电波接收电路，请大家从图中认识什么元件起整流作用、什么元件起滤波作用。☆学生：认