20.3 卫星通信和光纤通信（课件）(20页PPT)

(共18张PPT)
卫星通信和光纤通信
第3节
第二十一章 电磁波及其应用
（人教版）九年级
全
02
学习目标
1. 了解卫星通信
2. 了解光纤通信
3. 了解激光的应用
03
课堂导入
在无线电波中，微波的波长较短，频率较高。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。
我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？
由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站。通常每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。要想使信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。
04
卫星通信
发射
接收
微波中继通信示意图
微波通讯接收装置
04
卫星通信
微波通信的优缺点
优点：微波通信的频率高，传播信息容量大，且中继站用计算机监督控制。出现故障时能自动倒换，自动报警，节约了人力资源。
缺点：微波传送距离越远，需要建立的中继站就越多， 势必会带来一定的麻烦。而且在遇到雪山、大洋，要本无法建立中继站。
04
卫星通信
在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？
月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远了——38万千米！信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信。
用月球作为中继站实现微波通信的设想。
04
卫星通信
现在，人类可以用通信卫星作为微波通信的中继站来进行通信。通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，从地面上看，它们好像悬挂在空中静止不动。在地球的周围均匀地配置3颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
通过它们可以把从一个地面站接收的电信号，处理后再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面。
利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。例如，北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施.
04
卫星通信
北斗卫星
利用北斗卫星导航的无人汽车
05
光纤通信
我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。与短波、微波相比，光的频率更高。
如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息。不过，普通的光源包含了许多不同波长（频率）的光，难以用它携带信息。
1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。
物理学家提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的梦想得以实现。
通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维（简称光纤）里传播。
05
光纤通信
上面的实验模拟了激光在光导纤维中的传播。如图所示，光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
05
光纤通信
光导纤维是很细很细的玻璃丝，通常将数条光纤并成一束再敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息。由于光的频率很高，所以光在一定时间内可以传输大量信息。
06
激光的应用
除了通信，激光还有许多其他应用。激光束的方向性特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和收到反射脉冲的时间间隔，就可以求出与目标的距离。激光测距雷达就是根据这个原理制成的。
激光还有一个特点是亮度高，也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，就可以使物体的被照部分迅速上升到极高的温度并熔化。因此，我们可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光作为“光刀”切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器，这是军事研究的重要方向。此外，利用几十阿秒（10－18s）的激光脉冲可以“捕捉”原子内电子的运动，使人类对微观世界的观察接近极致。
06
激光的应用
07
习题练习
D
C
07
习题练习
D
B
08
作业布置
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine