21.3卫星通信和光纤通信 课件(共22张PPT)人教版（2024）物理九年级下册

(共22张PPT)
第3节 卫星通信和光纤通信
第二十一章 信息的传递
知识点
卫星通信
知1－讲
1
微波中继通信
(1)微波传播的特点：大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。所以要想让它沿地球表面传播就
要设中继站，故必须每隔50 km 左右
就建一个微波中继站，如图1 所示，
把上一站传来的信号处理后，再发
射到下一站去。


知1－讲
(2)利用微波通信的原因：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。
(3)优点：容量大、质量好，并且可以传送很远的距离。
(4) 缺点：微波通信需要大量的中继站进行信号处理和转发，如遇到雪山和大洋无法建设中继站时，微波通信就无法进行。
知1－讲
2. 卫星通信
(1)定义：用通信卫星作为微波通信的中继站来进行通信的方式。
(2)组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。通信卫星就像一个无人值班的太空微波中继站， 它接收从一个地面站发射来的电磁波信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。
知1－讲
(3)优点
① 信号覆盖范围广。在地球周围均匀地配置3 颗地球静止卫星，如图2 所示，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
② 远距离传输信息，通信容量大，干扰小，
质量好，效率高，不受陆地灾害的影响，
建设速度快。
知1－讲
(4)应用：北斗卫星导航系统、天通一号、航空机载通信、海上通信与安全、野外作业与生态监测等。
知1－讲
深度理解
无线电波与微波:
在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，再短一些的是红外线，再后面是可见光、紫外线、X射线和γ 射线。无线电波按波长可以分为长波、中波、短波和微波。
微波一般采用视距传输(直线)，可以用来传输电视信号，还可以用于雷达测距和卫星通信等。
知1－讲
拓展视野
地球同步通信卫星：
地球同步卫星的运行方向与地球自转方向一致，运行周期等于地球自转周期。地球同步卫星中的地球静止卫星的运行轨道是位于地球赤道平面上的圆形轨道。其高度约36 000 km，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1 km/s。
知1－练
例 1
[中考·河北改编]我国太空计算星座021 任务12 颗卫
星已成功发射，开启了全球“太空计算时代”的新篇章。卫星均搭载星间通信系统，它们之间传递信息是利用( )
A. 超声波 B . 次声波 C . 电磁波 D . 空气
知1－练
解析：电磁波的传播不需要介质，星间通信系统是利用电磁波来传递信息的。
答案：C
方法提示：推理法、排除法：卫星一般在大气层外，处于接近真空的环境中，不可能利用声波传递信息。

知1－练
1 . 卫星图像是通过_______来传递的，这种波_______(填“能”或“不能”)在真空中传播， 传播速度约为_______ km/s。
电磁波
能
3×105
知2－讲
知识点
光纤通信
2
1. 光纤通信：利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。
(1)激光：一种频率单一、方向高度集中的光。
(2)光导纤维：简称光纤，是一种非常细的玻璃丝。
(3)光缆：把若干条光纤集成束，外面再敷上保护层便成为光缆。
2. 光纤通信的原理
将携带信息的激光从光纤的一端射入，激光在内壁上多次反射后从另一端射出，把激光携带的信息传到远方。光纤包括两层：内层对光的折射本领较强；外层对光的折射本领较弱。如图3 所示，光在光纤中传播时，在拐弯处遇到内外层界面时，发生全反
射，重新回到内芯，经多次反射后
从另一端射出。
知2－讲
知2－讲
3. 光纤通信的优点：容量大，传输距离远、不怕雷击、不受电磁干扰、通信质量高、保密性好。
知2－讲
知识链接
全反射现象及发生条件:
光由光密介质进入光疏介质时，要远离法线折射，如图4所示。当入射角α增加到一定大小α′时，折射光线沿界面传播，即折射角为90°，该入射角α′
称为临界角。若入射角大于临界角，则
不发生折射，全部光线均反射回光密介
质，此现象称为全反射。当光线由光疏
介质射到光密介质时，不会发生全反射。
知2－练
关于光纤通信，下列说法正确的是( )
A. 用的是普通可见光
B. 光导纤维必须拉直才能传递信息
C. 激光也是电磁波，激光的频率比微波的频率更高
D. 光导纤维只能传输可见光，不能传输信息
例 2
知2－练
解题秘方：本题利用概念理解法解答，即理解什么是光纤通信。
答案：C
解析：光纤通信是通过激光(频率比微波高，传输信息能力更强)在光导纤维中传播，将激光携带的信息传输到远方的。即使光纤是弯曲的，光纤通信也不会受到太大影响。

知2－练
2. 如图是一段光纤放大图，AO 是一束入射到光纤上的激光，请画出激光在光纤内壁上反射的大致光路。(完成一次反射即可)
解：如图所示。
从地球发送的遥测数据被“祝融”号接收后，立即发
回应答信息至地球，这个过程最快也需要6 min 才能完成，由于通信往来时间延迟很多，“天问一号”在着陆火星时必须高度自动化。根据以上信息可知火星到地球的最近距离约为_______km。
易错点
不理解卫星通信中的延时
例 3
5.4×107
解析：电磁波的传播速度v=3×108 m/s，由题意可得，电磁波从地球到火星所用的最短时间t=×6×60 s=
180 s，由v=可得，火星和地球间的最近距离s=vt=3×108 m/s×180 s=5.4×1010 m=5.4×107 km。
诊误区：
通信过程中，电磁波在地球与卫星间传播了一个来回， 计算时不能将路程按一个“球、星”间距离来计算。
卫星通信和光纤通信
通信
微波中继通信
卫星通信
光纤通信
中继站：卫星