2019-2020年高二物理無線電波的發(fā)射和接收一、教學(xué)目的1無線電波的波長范圍2了解無線電波的發(fā)射與接收；二、教學(xué)重點：調(diào)制和解調(diào)三、教學(xué)難點：調(diào)制和解調(diào)四、教學(xué)方法：實驗演示、啟發(fā)式教學(xué)五、教學(xué)用具：信號源，示波器，收音機，錄音機，調(diào)頻發(fā)射機等。六、教學(xué)過程：（復(fù)習(xí)引入）問題：1古代人們有那些傳遞信息的方式？（烽火臺，鴿子，驛站，郵差等）2請問現(xiàn)在我們有那些傳遞信息的方式？（廣播，電視，電話，手機，互聯(lián)網(wǎng)等）（過度）：現(xiàn)在的傳遞方式有線和無線之分，無線主要依靠電磁波，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了什么是電磁波（引導(dǎo)同學(xué)簡單回憶復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容）在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對我們來說越來越重要，無論是廣播、電視還是無線電通信以及航空、航天中的自動控制和通信聯(lián)系，都離不開電磁波在無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波，那么無線電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？(板書) 18.5 無線電波的發(fā)射和接收一、無線電波無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，無線電報的波長從幾毫米到幾十千米。通常根據(jù)波長或頻率把無線電波分成長波、中波、中短波、短波和微波等幾個波段（教師可以結(jié)合教材上的表格，提示學(xué)生比較各個波段的波長范圍和頻率范圍，簡述各波段無線電波的傳播方式以及主要用途可以適當(dāng)補充一些實例） 二、無線電波的發(fā)射 1要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個特點：（1）要有足夠高的振蕩頻率，理論研究表明，振動電路向外輻射能量的本領(lǐng)，即單位時間內(nèi)輻射出去的能量，與頻率的四次方成正比，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。（2）振蕩電路的電場和磁場，必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場的能量傳播出去。2開放電路： 3無線電波是由開放電路發(fā)射出去的。在實際應(yīng)用中常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導(dǎo)線叫做地線。線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)線叫做天線。天線和地線形成了一個敞開的電容器，電磁波就是由這樣的開放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠。實際發(fā)射無線電波的裝置中還需在開放電路旁加一個振蕩器電路與之耦合，如圖所示：振蕩器電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過L2與L1的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振L1L2蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射4、調(diào)制：調(diào)幅與調(diào)頻發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。例如無線電報傳遞的是電碼符號，無線電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號而改變。在電磁波發(fā)射技術(shù)中，如果把這種電信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號一起發(fā)射出去把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而改變叫做調(diào)制。進行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器耍傳遞的電信號叫做調(diào)制信號使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)幅（畫圖），調(diào)幅廣播(AM)一般使用中波和短波波段。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)頻（畫圖），調(diào)頻廣播(FM)和電視廣播都采用調(diào)頻的方法來調(diào)制，通常使用微波中的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)波段。右圖是調(diào)幅裝置的示意圖接在振蕩器和線圈之間的話筒就是一個最簡單的調(diào)制器，由聲源發(fā)出的聲音振動使話筒里的碳粒發(fā)生時松時緊的變化，它的電阻也發(fā)生時大時小的變化。所以，雖然振蕩器產(chǎn)生的是高頻等幅振蕩電流，但是線圈通過的卻是隨聲音而改變的高頻調(diào)幅電流由于線圈的互感作用，從開放電路中發(fā)射的也是這種高頻調(diào)幅電流。這種電磁波叫調(diào)幅波。三、無線電波的接收 處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)作中感應(yīng)電流的頻率與激起它的電磁波頻率相同，因此，利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波。1、在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。2、電諧振世界上有許許多多的無線電臺、電視臺以及各種無線電通訊設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強弱不等地彌漫在我們周圍。如果不加選擇地把它們都接收下來，那必然是信號一片混亂，分辨不清，達不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來，通常叫做選臺。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強。在無線電技術(shù)里，是利用電諧振來達到這個目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強。這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機械振動中的共振。（用示波器觀察電諧振波形） 3、調(diào)諧接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。圖是收音機的調(diào)諧電路。調(diào)節(jié)可變電容器的電容來改變調(diào)諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強的感應(yīng)電流，這樣就選出了這個電臺。（演示調(diào)諧過程） 4、檢波收音機接收的經(jīng)過調(diào)制的高額振蕩電流（對應(yīng)圖講解），這種電流通過收音機的耳機或揚聲器，并不能使它們振動而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個半周期電流的作用是使振動片向某個方向運動，下一個半周期電流就以幾乎同樣大的作用使振動片向反方向運動高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動片的慣性相當(dāng)大，所以在振動片還沒有來得及在電流的作用下向某個方向運動的時候，就立刻有一個幾乎同樣大的作用要使它向反方向運動，結(jié)果振動片實際上不發(fā)生振動要聽到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號，使揚聲器(或耳機)中的動片隨聲音信號振動。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號過程，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同，檢波的方法也不同。檢波之后的信號再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到或看到了。 下面介紹收音機中對調(diào)幅波的檢波。右圖是晶體二極管的檢波電路，是利用晶體二極管的單向?qū)щ娦詠磉M行檢波的。調(diào)諧電路中產(chǎn)生的是經(jīng)過調(diào)幅的高頻振蕩電流，L1和L2繞在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上產(chǎn)生的是高頻交變電壓由于二極管的單向?qū)щ娦?，通過它的是單向脈動電流，這個單向脈動電流既有高頻成分，又有低頻的聲音信號，高頻成分基本從電容器C（復(fù)習(xí)旁路電容器）通過，剩下的音頻電流通過耳機發(fā)聲。（用示波器觀察檢波過程）實際上就是一個晶體二極管收音機的電路圖這種收音機聲音很小，只能用開機收聽本地電臺為了提高收音機的接收性能，需要用放大器把微弱的信號放大圖示是加有放大器的收音機方框圖由天線和調(diào)諧電路接收到的高頻調(diào)幅電流，先通過放大器進行高頻放大，然后進行檢波和低頻放大，放大后的音頻電流輸送到喇叭，使它們發(fā)出聲音。下面我們通過調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式，來看看無線電波發(fā)射和接收的全過程。（1）調(diào)幅發(fā)射和接收。（實驗演示）（2）調(diào)頻發(fā)射和接收。（實驗演示） 比喻： 高頻電流火車 音頻電流貨物 調(diào)制發(fā)射傳播調(diào)諧解調(diào) 裝貨出站運行進站卸貨作業(yè)：自學(xué)第六節(jié) 電視 雷達