无线电通信常识
作者：佚名 来源：不详 发布时间：2008-10-5 17:56:14 发布人：admin
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无线电通信是怎样进行的？作战飞机上的飞行员和指挥部对话，并没有电线从他们的话筒通向指挥部．你每天听收音机或看电视，也没有电线从你家通往广播电台或电视台．顾名思义，无线电通信就是不用电线来传输电信号，那么，它是怎样传输信号的呢？
一、电磁波
电磁波手持小木棍上下振动，让木棍下端接触平静的水面，可以看见水面上有一圈圈凹凸相间的状态向外传播，形成水波（图13—1）．发声体振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波．波是自然界普遍存在的现象．当导体中有迅速变化的电流时，在周围空间会有电磁波向外传播．无线电通信就是利用电磁波传输信号．
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■图13—1水波
电磁波看不见，摸不到，我们可以通过实验来间接观察它的存在．
实验打开收音机的开关，转动选台用的旋钮，调到一个没有电台的地方，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量．如图13—2所示，让电池的负极与一把锉良好接触，正极连接一根导线．拿着导线头，让它与锉接触，并在锉面上滑动，这时收音机会发出“喀喀”的响声．
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图13—2演示电磁波的存在
为什么会发生这种现象呢？原来，当导线头在锉面上滑动时，由电池、导线、锉组成的电路中产生迅速变化的电流，于是有电磁波向外传播，被收音机接收后发出响声．这个电路就成了一个小小的“电台”．类似的现象，在日常生活中也会发生．当打开或者关闭电灯时，当电冰箱的电路接通和断开时，你会从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音．这杂音也是电路通断时发出的电磁波被收音机接收而产生的．
电磁波的频率和波长 在水波的情形中，小木棍每上下振动一次，水面上就出现一个波峰（凸起部分）和一个波谷（凹下部分）．小木棍振动几次，水面上就出现几个波峰和几个波谷（图13—1）．在1秒内出现的波峰数（或波谷数）叫做水波的频率．频率的单位叫赫兹，简称赫．常用的频率单位还有千赫和兆赫．1千赫=103赫，1兆赫=106赫．相邻两个波峰（或波谷）之间的距离叫做水波的波长．1秒钟内波传播的距离叫做波速．你可以知道：波速=波长×频率．可见波长也等于每振动一次水波向前传播的距离．
水波在1秒内传播的波形图．小木棍每秒振动3次，水面上每秒出现3个波峰和3个波谷，水波的频率为3赫兹．OA为1秒内水波传播的距离，数值上等于水波的传播速度（波速）．在此图中OA等于3个波长，由此可以知道：波速=波长×频率．
关于电磁波的本质，限于我们的知识准备不足，还不能给同学们讲，但是，有一点却可以告诉同学们，这就是：跟水波类似，电磁波也有自己的频率和波长，同样可以用波形图来描述（图13—4）．由方向来回迅速变化的电流（振荡电流）产生的电磁波，它的频率等于振荡电流的频率，即每秒内电流振荡的次数．电流每振荡1次电磁波向前传播的距离表示电磁波的波长．对电磁波来说，同样有：波速=波长×频率．
电磁波是向空间各个方向传播的，它的传播速度很快，和光速相同，在真空中是3×108米/秒，在空气中和在真空中近似．不同频率的电磁波的传播速度都相同，所以，频率较大的电磁波波长较短（图13—4）．
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■图13—4频率不同的电磁波．上图所示的电磁波，频率低，波长较长；下图所示的电磁波，频率高，波长较短．
在我们周围的空间里，存在着形形色色的广播、电视和无线电通信所用的电磁波．它们的频率和波长各不相同，用途也有所不同．人们把无线电通信所用的电磁波（也叫无线电波）按波长分为几个波段，各波段的名称和主要用途如下表所示．
课外观察找一台多波段的收音机，仔细观察选台指示盘，看看各波段都在哪些频率范围和波长范围内？有的收音机频率的单位用字母表示，kHz表示千赫，MHz表示兆赫，把对应的波长和频率相乘，看看是不是等于光速．
二、无线电广播和电视
我国古代曾有过“千里眼”、“顺风耳”的幻想故事．如今，有了无线电广播和电视，这些幻想都已成为现实．我们可以坐在家里观看新闻节目和运动会上的激烈角逐，欣赏著名音乐家演奏的美妙音乐．现在无线电通信已被广泛应用于生活的各个领域．通过广播、电视、我们可以收听、收看到遥远的地方举行的运动会实况．电视在我国不但在城市相当普及，而且逐渐普及到农村．
我们是怎样利用电磁波来传递声音和图像信号的呢？
也许同学们听说过用鸽子传送信件的故事，发信人把写好的信绑在鸽子身上，鸽子带着信飞向天空，到达目的地后，收信人从鸽子身上把信取下来，信息就传递过去了．用电磁波传递声音信号和图像信号，电磁波所起的作用跟鸽子类似：先将信号载在电磁波上，再把载有信号的电磁波发射出去，到达接收处设法从电磁波上把信号检出来．下面我们用传递声音信号的例子来介绍这个过程．
发射 要发射电磁波，首先要有能产生高频振荡电流的装置——振荡器．为了使发射的电磁波带有声音信号，还要用话筒把声音转化成变化的电流．然后，把两种电流都输入到调制器中，使高频电流又随着声音信号而改变．把这样的高频振荡电流送到发射天线，发出的电磁波就带有声音的信号了．整个发射过程可用图13—6概
括．
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■图13—6发射过程
接收 接收电磁波需要有接收天线．天线可以接收到各种频率的电磁波，为了从中选出我们需要的某一频率的电磁波，并把它变成电流，要采用一个可以调节的电路——调谐器．从调谐器得到的是我们需要的带有声音信号的高频振荡电流，为了把声音信号取出来，还要使它通过检波器，从检波器出来的电流通过耳机，就还原成声音．
整个接收过程可以用图13—7概括．
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■图13—7接收过程
用电磁波传递图像信号的道理和传递声音信号一样，只是具体方法不同．在发送部分要用摄像机把图像变成随图像而变化的高频振荡电流，在接收部分要用显像管把这种振荡电流还原成图像．
电磁波的发射工作由广播电台和电视台承担，接收工作是由收音机和电视机来完成的．
*三、激光通信
随着社会的进步，人们需要传递的信息量越来越大，对通信的质量要求越来越高．随着科学技术的发展，近几十年来出现了一种新的通信方式——激光通信．
激光是由一种叫做激光器的装置发射出来的，不同的激光器可以发出不同颜色的激光．与普通光比较，激光有以下的特性．
1．从普通光源发出的光是向四面八方传播的，传得越远，光束越分散．而激光具有很高的方向性．激光沿一定方向传播时几乎是不发散的，即使把激光束射到距地球38万千米的月球上，也只发散成一个直径为几千米的光斑．
2．普通光源发出的光，如日光，是由多种不同的色光混合而成的．即使普遍认为很好的单色光源——氪灯发出的光，也是由相近的色光组成，颜色并不很纯．而激光具有很高的单色性，颜色很纯．
3．激光具有很高的亮度，一台大功率激光器发出的激光，亮度可达太阳亮度的107～1014倍．
激光具有上述特性，因而广泛应用于机械加工（如打孔、切割），精密测量，医疗手术，军事武器等方面．激光通信与无线电通信类似，即先将声音和图像信号调制到激光束上，然后把载有声音和图像信号的激光发送出去，最后用接收装置把声音和图像信号检出来．如果地面气候条件好，可以在直线距离为几十千米以至上百千
米的两点之间直接进行激光通信．但是大气中的云、雨、雾、烟尘等因素，会使通信距离和通信质量受到限制．
为了克服上述缺陷，科学家们研究和发展了激光的光纤通信，并取得了很大的成功．光纤是一种非常细的玻璃丝，比人的头发丝还要细，直径只有十分之几毫米．光纤由内芯和包层两部分组成，内芯由光速较小的物质做成，包层由光速较大的物质做成．光在内芯中传播时，不断被包层反射回来，曲折前进，如图13—8所示．这样，带有信号的激光就沿着光纤向前传播，不受外界条件的干扰，使激光通信能传播很远，并且能提高通信质量．
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■图13—8
激光的光纤通信还有容量大的优点．一根光纤可以传送几百路电话、几个频道的电视节目．而用电缆来传送电信号，一根电缆只能传送几十路电话．在我国，已在几个大城市内和相互之间建成了利用激光的光纤通信系统，我们还要进一步发展激光通信．
无线电波的传播途径
无线电波从发射到接收的传播途径有三种（图13—9），直线传播的叫直射波，沿地面传播的叫地波，射向天空后被大气中的电离层反射回到地面的叫天波．
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■图13-9无线电波的传播途径
长波和中波射向天空的部分大都被电离层吸收，但沿地面传播的部分被吸收得很少．它们还能很好地绕过障碍物，所以它们主要靠地波传播．
中波和中短波在夜晚被电离层吸收得不多，可以靠天波传播，在白天仍靠地波传播，但地面对它们的吸收较强，不能传得很远，这就是人们在晚上能收听到较多外地电台广播的原因．
短波被地面吸收得多，但能较好地被电离层反射，所以主要靠天波传播．
微波很容易被地面吸收，又能穿透电离层而不被反射，所以它不能靠地波和天波传播，只能直线传播．由于地球表面不是平面，微波在地球表面传播的距离不大，一般只有几十千米．因此，要向远距离传播微波，就要设立中继站，像接力赛跑那样，一站接一站地把微波传送出去（图13—10）．
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有了同步通信卫星以后，微波的传送多了一个好办法．同步通信卫星在赤道正上空，绕地心转动的周期和地球自转的周期一样．从地球上看，它是在赤道上空某处静止不动的．用同步通信卫星做中继站，可以使从它转发的微波达到地球上很大的范围．只要有三颗同步通信卫星，就可以差不多在全世界范围内转播各地的电视节目．我国已发射同步通信卫星（图13—11），用来转播电视和无线电话．
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学到 了 什 么
1．当导体中有振荡电流时，在它的周围空间就会产生电磁波．
2．电磁波每秒振荡的次数叫做它的频率，频率的单位是赫兹，简称赫．每振荡一次电磁波向前传播的距离等于它的波长．电磁波的传播速度跟光速一样．波速=波长×频率．
3．无线电通信是利用电磁波来传递声音信号和图像信号的．广播电台和电视台把载有声音信号和图像信号的电磁波发射出去；收音机和电视机接收载有信号的电磁波，并把信号检出，还原成声音和图像．
*4．激光具有很高的方向性、单色性、高亮度等特性．它有广泛的应用．激光通信的原理与无线电通信相类似，是近代发展起来的高新通信技术．
无线电通信常识
作者：佚名 来源：不详 发布时间：2008-10-5 17:56:14 发布人：admin
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无线电通信是怎样进行的？作战飞机上的飞行员和指挥部对话，并没有电线从他们的话筒通向指挥部．你每天听收音机或看电视，也没有电线从你家通往广播电台或电视台．顾名思义，无线电通信就是不用电线来传输电信号，那么，它是怎样传输信号的呢？
一、电磁波
电磁波手持小木棍上下振动，让木棍下端接触平静的水面，可以看见水面上有一圈圈凹凸相间的状态向外传播，形成水波（图13—1）．发声体振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波．波是自然界普遍存在的现象．当导体中有迅速变化的电流时，在周围空间会有电磁波向外传播．无线电通信就是利用电磁波传输信号．
此主题相关图片如下：
■图13—1水波
电磁波看不见，摸不到，我们可以通过实验来间接观察它的存在．
实验打开收音机的开关，转动选台用的旋钮，调到一个没有电台的地方，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量．如图13—2所示，让电池的负极与一把锉良好接触，正极连接一根导线．拿着导线头，让它与锉接触，并在锉面上滑动，这时收音机会发出“喀喀”的响声．
此主题相关图片如下：
图13—2演示电磁波的存在
为什么会发生这种现象呢？原来，当导线头在锉面上滑动时，由电池、导线、锉组成的电路中产生迅速变化的电流，于是有电磁波向外传播，被收音机接收后发出响声．这个电路就成了一个小小的“电台”．类似的现象，在日常生活中也会发生．当打开或者关闭电灯时，当电冰箱的电路接通和断开时，你会从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音．这杂音也是电路通断时发出的电磁波被收音机接收而产生的．
电磁波的频率和波长 在水波的情形中，小木棍每上下振动一次，水面上就出现一个波峰（凸起部分）和一个波谷（凹下部分）．小木棍振动几次，水面上就出现几个波峰和几个波谷（图13—1）．在1秒内出现的波峰数（或波谷数）叫做水波的频率．频率的单位叫赫兹，简称赫．常用的频率单位还有千赫和兆赫．1千赫=103赫，1兆赫=106赫．相邻两个波峰（或波谷）之间的距离叫做水波的波长．1秒钟内波传播的距离叫做波速．你可以知道：波速=波长×频率．可见波长也等于每振动一次水波向前传播的距离．
水波在1秒内传播的波形图．小木棍每秒振动3次，水面上每秒出现3个波峰和3个波谷，水波的频率为3赫兹．OA为1秒内水波传播的距离，数值上等于水波的传播速度（波速）．在此图中OA等于3个波长，由此可以知道：波速=波长×频率．
关于电磁波的本质，限于我们的知识准备不足，还不能给同学们讲，但是，有一点却可以告诉同学们，这就是：跟水波类似，电磁波也有自己的频率和波长，同样可以用波形图来描述（图13—4）．由方向来回迅速变化的电流（振荡电流）产生的电磁波，它的频率等于振荡电流的频率，即每秒内电流振荡的次数．电流每振荡1次电磁波向前传播的距离表示电磁波的波长．对电磁波来说，同样有：波速=波长×频率．
电磁波是向空间各个方向传播的，它的传播速度很快，和光速相同，在真空中是3×108米/秒，在空气中和在真空中近似．不同频率的电磁波的传播速度都相同，所以，频率较大的电磁波波长较短（图13—4）．
此主题相关图片如下：
■图13—4频率不同的电磁波．上图所示的电磁波，频率低，波长较长；下图所示的电磁波，频率高，波长较短．
在我们周围的空间里，存在着形形色色的广播、电视和无线电通信所用的电磁波．它们的频率和波长各不相同，用途也有所不同．人们把无线电通信所用的电磁波（也叫无线电波）按波长分为几个波段，各波段的名称和主要用途如下表所示．
课外观察找一台多波段的收音机，仔细观察选台指示盘，看看各波段都在哪些频率范围和波长范围内？有的收音机频率的单位用字母表示，kHz表示千赫，MHz表示兆赫，把对应的波长和频率相乘，看看是不是等于光速．
二、无线电广播和电视
我国古代曾有过“千里眼”、“顺风耳”的幻想故事．如今，有了无线电广播和电视，这些幻想都已成为现实．我们可以坐在家里观看新闻节目和运动会上的激烈角逐，欣赏著名音乐家演奏的美妙音乐．现在无线电通信已被广泛应用于生活的各个领域．通过广播、电视、我们可以收听、收看到遥远的地方举行的运动会实况．电视在我国不但在城市相当普及，而且逐渐普及到农村．
我们是怎样利用电磁波来传递声音和图像信号的呢？
也许同学们听说过用鸽子传送信件的故事，发信人把写好的信绑在鸽子身上，鸽子带着信飞向天空，到达目的地后，收信人从鸽子身上把信取下来，信息就传递过去了．用电磁波传递声音信号和图像信号，电磁波所起的作用跟鸽子类似：先将信号载在电磁波上，再把载有信号的电磁波发射出去，到达接收处设法从电磁波上把信号检出来．下面我们用传递声音信号的例子来介绍这个过程．
发射 要发射电磁波，首先要有能产生高频振荡电流的装置——振荡器．为了使发射的电磁波带有声音信号，还要用话筒把声音转化成变化的电流．然后，把两种电流都输入到调制器中，使高频电流又随着声音信号而改变．把这样的高频振荡电流送到发射天线，发出的电磁波就带有声音的信号了．整个发射过程可用图13—6概
括．
此主题相关图片如下：
■图13—6发射过程
接收 接收电磁波需要有接收天线．天线可以接收到各种频率的电磁波，为了从中选出我们需要的某一频率的电磁波，并把它变成电流，要采用一个可以调节的电路——调谐器．从调谐器得到的是我们需要的带有声音信号的高频振荡电流，为了把声音信号取出来，还要使它通过检波器，从检波器出来的电流通过耳机，就还原成声音．
整个接收过程可以用图13—7概括．
此主题相关图片如下：
■图13—7接收过程
用电磁波传递图像信号的道理和传递声音信号一样，只是具体方法不同．在发送部分要用摄像机把图像变成随图像而变化的高频振荡电流，在接收部分要用显像管把这种振荡电流还原成图像．
电磁波的发射工作由广播电台和电视台承担，接收工作是由收音机和电视机来完成的．
*三、激光通信
随着社会的进步，人们需要传递的信息量越来越大，对通信的质量要求越来越高．随着科学技术的发展，近几十年来出现了一种新的通信方式——激光通信．
激光是由一种叫做激光器的装置发射出来的，不同的激光器可以发出不同颜色的激光．与普通光比较，激光有以下的特性．
1．从普通光源发出的光是向四面八方传播的，传得越远，光束越分散．而激光具有很高的方向性．激光沿一定方向传播时几乎是不发散的，即使把激光束射到距地球38万千米的月球上，也只发散成一个直径为几千米的光斑．
2．普通光源发出的光，如日光，是由多种不同的色光混合而成的．即使普遍认为很好的单色光源——氪灯发出的光，也是由相近的色光组成，颜色并不很纯．而激光具有很高的单色性，颜色很纯．
3．激光具有很高的亮度，一台大功率激光器发出的激光，亮度可达太阳亮度的107～1014倍．
激光具有上述特性，因而广泛应用于机械加工（如打孔、切割），精密测量，医疗手术，军事武器等方面．激光通信与无线电通信类似，即先将声音和图像信号调制到激光束上，然后把载有声音和图像信号的激光发送出去，最后用接收装置把声音和图像信号检出来．如果地面气候条件好，可以在直线距离为几十千米以至上百千
米的两点之间直接进行激光通信．但是大气中的云、雨、雾、烟尘等因素，会使通信距离和通信质量受到限制．
为了克服上述缺陷，科学家们研究和发展了激光的光纤通信，并取得了很大的成功．光纤是一种非常细的玻璃丝，比人的头发丝还要细，直径只有十分之几毫米．光纤由内芯和包层两部分组成，内芯由光速较小的物质做成，包层由光速较大的物质做成．光在内芯中传播时，不断被包层反射回来，曲折前进，如图13—8所示．这样，带有信号的激光就沿着光纤向前传播，不受外界条件的干扰，使激光通信能传播很远，并且能提高通信质量．
此主题相关图片如下：
■图13—8
激光的光纤通信还有容量大的优点．一根光纤可以传送几百路电话、几个频道的电视节目．而用电缆来传送电信号，一根电缆只能传送几十路电话．在我国，已在几个大城市内和相互之间建成了利用激光的光纤通信系统，我们还要进一步发展激光通信．
无线电波的传播途径
无线电波从发射到接收的传播途径有三种（图13—9），直线传播的叫直射波，沿地面传播的叫地波，射向天空后被大气中的电离层反射回到地面的叫天波．
此主题相关图片如下：
■图13-9无线电波的传播途径
长波和中波射向天空的部分大都被电离层吸收，但沿地面传播的部分被吸收得很少．它们还能很好地绕过障碍物，所以它们主要靠地波传播．
中波和中短波在夜晚被电离层吸收得不多，可以靠天波传播，在白天仍靠地波传播，但地面对它们的吸收较强，不能传得很远，这就是人们在晚上能收听到较多外地电台广播的原因．
短波被地面吸收得多，但能较好地被电离层反射，所以主要靠天波传播．
微波很容易被地面吸收，又能穿透电离层而不被反射，所以它不能靠地波和天波传播，只能直线传播．由于地球表面不是平面，微波在地球表面传播的距离不大，一般只有几十千米．因此，要向远距离传播微波，就要设立中继站，像接力赛跑那样，一站接一站地把微波传送出去（图13—10）．
此主题相关图片如下：
有了同步通信卫星以后，微波的传送多了一个好办法．同步通信卫星在赤道正上空，绕地心转动的周期和地球自转的周期一样．从地球上看，它是在赤道上空某处静止不动的．用同步通信卫星做中继站，可以使从它转发的微波达到地球上很大的范围．只要有三颗同步通信卫星，就可以差不多在全世界范围内转播各地的电视节目．我国已发射同步通信卫星（图13—11），用来转播电视和无线电话．
此主题相关图片如下：
学到 了 什 么
1．当导体中有振荡电流时，在它的周围空间就会产生电磁波．
2．电磁波每秒振荡的次数叫做它的频率，频率的单位是赫兹，简称赫．每振荡一次电磁波向前传播的距离等于它的波长．电磁波的传播速度跟光速一样．波速=波长×频率．
3．无线电通信是利用电磁波来传递声音信号和图像信号的．广播电台和电视台把载有声音信号和图像信号的电磁波发射出去；收音机和电视机接收载有信号的电磁波，并把信号检出，还原成声音和图像．
*4．激光具有很高的方向性、单色性、高亮度等特性．它有广泛的应用．激光通信的原理与无线电通信相类似，是近代发展起来的高新通信技术．