三、电磁波的发射和接收
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.理解调制、调幅、调频、调谐、解调的含义．(重点)
2.掌握电视摄像管的基本结构以及电视广播发射与接收的过程．(难点)
3.知道移动通信的基本过程和基站的作用．(难点)
4.知道通信技术的发展对人类文明的促进作用．
一、无线电波的发射
1．载波
振荡器产生的高频交变电流是用来携带声音、图像等信息的，这个高频电磁波叫做载波．
2．调制
把信息加到载波上就是使载波随信号而改变，这种技术叫调制．
(1)使高频载波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅；
(2)使高频载波的频率随信号改变的调制方式叫调频．
3．发射
无线电发射机中的振荡器能产生频率很高的交变电流．高频交变电流流经天线时，在空间产生高频率的电磁场．电磁场在空间中的传播，就产生了电磁波，即发射了电磁波．
二、无线电波的接收
1．调谐接收
从众多的电磁波中把自己需要的选出来的技术，叫做调谐．经过调谐，接收机得到带有信息标记的高频电流．
2．解调信号
要得到所需的信息，要从接收到的高频信号电流中分离出所携带信号的过程叫解调．
3．1927年，英国发明家贝尔德表演了从远处传来的活动图像，标志着电视的诞生．
4．电视的发射系统发射出载有摄像头扫描来的视频电流和伴音信号．
5．电视机接收到载有图像和伴音信号的电磁波，还原出图像和声音．
6．每个移动电话都有一个电磁波发射器，同时也有一个电磁波接收器，使双方得到信息，当然还要有固定的基站转接．
1．思考判断
(1)把声音或图像信息加到载波上叫调制． (√)
(2)高频振荡电流流经天线时，在空间产生高频率的电磁场叫发射． (√)
(3)闭合的电路也能有效地把电磁波发射出去． (×)
(4)当接收器的振荡频率和某电磁波的振荡频率相同时，就可接收到该电磁波． (√)
(5)电视机是电磁波接收器． (√)
(6)为了将信号发送出去，先要进行调谐． (×)
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波
B．无线电波在真空中的波长范围从1毫米到几十千米
C．无线电波的频率越低越容易发射
D．发射无线电波的目的是为了向远处传递电能
AB [无线电波在电磁波谱中是波长最长的一部分电磁波，其波长范围是1毫米到几十千米．所以选项A、B正确；发射无线电波的条件是：一、频率足够高；二、有开放电路，所以选项C错误；发射无线电波的目的是向远处传递信号，选项D错误．]
3．(多选)关于电磁波的发射与接收，下列说法中正确的是( )
A．调频与调幅都是用高频载波发送信号，原理相同，无本质区别
B．解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程
C．手持移动电话与其他用户通话时，要靠较大的固定的无线电台转送
D．在信号接收时，选择电波的过程叫做调谐
CD [调频和调幅都是使信息加到载波上，使载波随信号而改变，但有本质区别：调频是使高频载波的频率随信号而改变，而调幅是使高频载波的振幅随信号而改变，所以A项错误；解调是将所需的信息从高频载波中取下来的过程，故B项错误；因手持移动电话功率有限，所以与其他用户通话时，必须靠较大的固定的无线电台传送，所以C项正确；在接收信号时，选择所需电磁波的过程，在技术上叫做调谐，所以D项正确．]
4．下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号有效地传递出去
D [要将电磁波有效地发射出去，必须有足够高的频率，而需要传递的声音信号通常频率较低，无法直接发射，必须借助于载波来携带，因此必须通过调制将信号加到载波上才能有效地向远处传递，从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去．]
电磁波的发射和调制
1．发射电磁波的条件
(1)有足够高的振荡频率，即：能产生频率很高的交变电流．
(2)形成的电场和磁场能够分散到尽可能大的空间，可以有效地把电磁波发射出去．
2．调制
(1)对信号源的信息(声音、图像)进行处理使其变为适合传输的形式的过程叫调制．
(2)方法：通过改变振荡器产生的高频载波的幅度、相位或频率，使其随着信号的变化而变化．
(3)常用形式：调幅和调频．
3．调幅与调频的比较
调幅(AM)
调频(FM)
方法
使载波振幅按照信号改变
使载波频率按照信号改变
特征
振幅变，频率不变
频率变，振幅不变
波形
调制前
调制后
优点
适用波长较长波段远距离传输，接收机结构简单
适用波长较短波段，抗干扰性强，失真小
缺点
抗干扰性较差，失真较大
接收机结构复杂，服务半径小
1．实际发射无线电波的过程如图所示．高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示．根据以上图象，发射出去的电磁波图象应是选项中哪一个( )
B [使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制．调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，通过改变频率来实现信号加载电磁波．由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化．故B正确、A、C、D错误．]
对电磁波接收的理解
1．电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同．因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了．
2．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．
3．接收电路，如图所示．
(1)调谐：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的现象叫做电谐振，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
(2)解调：经过调谐，接收机得到的是带有信息标记的高频电流．这种高频信号电流，还不是所需的信号本身．要得到所需的信息，必须进行解调，解调又称“反调制”，是从已调波中重现调制信号的过程．通过解调得到的信号，还要经过放大，然后再利用扬声器或显像管等显示出来．
2．如图所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是( )
A．解调——放大——调谐——显示
B．调谐——放大——解调——显示
C．调谐——解调——放大——显示
D．放大——调谐——解调——显示
C [电视接收机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来，然后解调，取下信号，最后经放大后再传给显像管显像，所以正确的顺序是C.]
1．为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行( )
A．调谐 B．放大
C．调制 D．检波
C [把要传递的信息(如声音，图像等)加载到电磁波上发射出去的过程叫做调制，故只有C项正确，A、B、D三项应是电磁波接收端需进行的过程．]
2．(多选)关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是( )
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用调幅的方法
AC [电磁波的发射过程中，为了将低频信号发射出去，一定要对发射的信号进行调制，调制的方法有两种，一是调幅、二是调频，故A、C正确．]
3．(多选)认真观察各图，下列说法中正确的是( )
A．无线电台发射的是甲所示的波
B．无线电台发射的是乙所示的波
C．无线电台发射的是丙所示的波
D．无线电台发射的是丁所示的波
CD [认真观察四个图象，结合调制中的调幅波和调频波的特点，发射台的电波即为调幅波和调频波．]
4．关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是( )
A．为了将信号发送出去，先要进行调谐
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制
C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频
D．由开放电路可以有效地把电磁波发射出去
D [要将信号发送出去，先要进行的是调制．要从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，要进行的是调谐．要从高频电流中把声音信号取出来，要进行的是解调．只有采用开放电路(天线和地线)才能有效地把电磁场的能量辐射出去，闭合的电路只能使电磁场的能量在电路内相互转换．]
课件38张PPT。第四章 电磁波及其应用三、电磁波的发射和接收载波调制调幅调频振荡器电磁场众多的选出来调谐调谐解调贝尔德伴音信号图像和声音基站
√√×
√√×电磁波的发射和调制对电磁波接收的理解 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(二十) 电磁波的发射和接收
(时间：40分钟 分值：100分)
[基础达标练]
1．(6分)使接收电路产生电谐振的过程叫( )
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．解调
C [使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，调谐的过程就是将要接收的电磁波选择出来的过程，解调是将传递的信号提取出来的过程，而调幅、调频是调制的两种方式，属发射端完成的过程，故只有选项C正确，选项A、B、D均错误．]
2．(6分)(多选)下列关于电视的工作原理说法中正确的是( )
A．电视信号的发射、接收过程是：图像→电信号→电磁波→电信号→图像
B．摄像机在一秒钟内要传递24张画面
C．显像管是将电信号还原成景物的像的关键部件
D．画面更换迅速和视觉暂留现象使人们在荧光屏上看到的是活动影像
ACD [我国电视系统每秒要传送25帧画面，所以B项错，其余三项均正确．]
3．(6分)下列应用没有利用电磁波技术的是( )
A．无线电广播 B． 手机
C．雷达 D． 白炽灯
D [无线电广播、雷达、手机都运用电磁波进行工作，白炽灯没有用到电磁波，故选D.]
4．(6分)关于电磁波的调制技术，下列说法不正确的是( )
A．使高频载波的振幅随信号改变的调制叫做调幅
B．使高频载波的频率随信号改变的调制叫做调频
C．中、短波段的无线电广播，使用的是调幅方式
D．调幅波的优点是抗干扰能力强，传递过程中失真比较小
D [调频波的振幅不变，抗干扰能力比较强，传递过程中失真比较小，所以不正确的是选项D.]
5．(6分)(多选)如图所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段( )
A．经调制后 B．经调谐后
C．经解调后 D．耳机中
AB [为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制．调制的方法之一是使高频振荡电流的振幅随信号而变化，成为调幅振荡电流，这就是调幅．在接收电路中，经过调谐，使电路与所需接收的电磁波产生电谐振，电路中将会出现调幅振荡电流．经解调后，信号电流被从高频振荡电流中“取”出．]
6．(6分)关于电磁波及其应用，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的速度为c＝3.0×108 m/s
B．在电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率大
C．只有高温物体才能发射红外线
D．手机只能接收电磁波，不能发射电磁波
A [电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s，选项A正确；在电磁波谱中，紫外线的频率小于γ射线，选项B错误；任何温度的物体都发射红外线，只是强弱不同，选项C错误；手机既能接收电磁波也能发射电磁波，选项D错误．]
7．(6分)(多选)下列说法中正确的是( )
A．发射图像信号不需要调制过程
B．接收到的图像信号要经过调谐、解调
C．电视信号包括图像信号和伴音信号
D．电视信号中的图像信号和伴音信号的传播速度不同
BC [发射图像和声音信号都需调制，所以选项A错；电视信号中的图像信号和伴音信号都以无线电波的形式发送，所以传播速度相同，选项D错．]
8．(8分)为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号，如图所示．已知传输无线电广播信号所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________(填“无线电广播信号”或“电视信号”)这是因为：_________．
[解析] 传输无线电广播信号所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，两者相比较，传输电视信号所用的电磁波更不容易绕过一般高度的山头．要让城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须转发波长较短的电视信号．
[答案] 电视信号 电视信号的波长短，沿直线传播，受山坡阻挡
[能力提升练]
9．(6分)(多选)关于电视信号的发射，下列说法正确的是( )
A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频等幅振荡电流上，才能向外发射
C．伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D．摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号，实现光电转换
BCD [摄像管输出的电信号频率低，不易直接发射出去，必须“加”在高频等幅振荡电流上才能发射出去；伴音信号和图像信号是同步发射的；摄像过程实现的是光电转换．故正确答案为B、C、D.]
10．(6分)关于电视接收的原理，下列说法中正确的是( )
A．电视接收天线接收到的电磁波中包含有图像信号和伴音信号
B．电视接收天线收到的电磁波经过处理还原成图像，天线上并不产生感应电流
C．电视接收机收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号和伴音信号
D．电视接收机收到电磁波，经扬声器得到电视节目的伴音信号
A [电视机接收到的电磁波是带有图像信号和伴音信号的高频电流，故A项对，B项错；图像信号和伴音信号必须经过处理，才可经显像管和扬声器得到图像和声音，故选项C、D错．]
11．(6分)下列关于信息传递的说法中，正确的是( )
A．声、光和电磁波中，只有电磁波能够传递信息
B．固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的
C．摄像机拍得的物体图像，直接通过发射天线发射传播信息
D．微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息
D [声音可以传递信息，人们非常的熟悉．光也可以传递信息，所以选项A错；移动电话、无线电广播和电视都是无线传递的，所以选项B错；摄像机拍得的物体图像，通过调制高频的无线电波到发射天线发射传播信息，选项C错，只有选项D对．]
12．(6分)2011年3月11日，日本9.0级大地震引发的日本福岛第一核电站的核泄露事件震惊全世界，为了让各国人民及时了解情况，需要地球同步卫星来转播电视信号，以下说法正确的是( )
A．只需一颗同步卫星，在赤道平面上空运行
B．至少需三颗同步卫星，在赤道平面上空运行
C．只需一颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行
D．至少需三颗同步卫星，绕着通过南、北极的上空运行
B [同步卫星只能在赤道平面上空，通过南、北极上空运行的卫星不可能是同步卫星，C、D错. 由于电视信号属微波段，只能够沿直线传播，为了覆盖全球；至少需发射三颗同步卫星，使它们位于正三角形的顶点，地球内切于这个正三角形，如图所示．因此选B项．]
13．(8分)1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874～1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？
[答案] 电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物被阻挡，所以发射天线要架得高一些．
14．(18分)如果你想利用通过同步卫星转发信号的无线电话与对方通话，你讲完电话后，至少要等多长时间才能听到对方通话？(已知地球质量M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×106 m，万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)
[解析] 同步卫星是相对地面静止的卫星，它的运动周期是T＝24 h，设卫星离地面的高度为h，它运动的向心力是地球对它的万有引力，即G＝m(R＋h)()2，
所以h＝－R，代入数据，求得：h＝3.59×107 m，最短时间通信应是通话人均在同步卫星的正下方，这时，无线电波的传播距离最短，最短是：s＝2h，听到对方回话应是4h，所以
t＝＝＝0.48 s.
[答案] 0.48 s
