3．無線電波的發(fā)射和接收
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解有效發(fā)射電磁波的兩個條件。2．能正確區(qū)分調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)等概念，了解它們在電磁波發(fā)射接收過程中的作用。3．了解電視廣播發(fā)射和接收的基本原理。
1．要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個特點：第一，要有________的振蕩頻率，頻率______，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。第二，應(yīng)采用__________，振蕩電路的電場和磁場必須分散到足夠大的空間。2．開放電路：實際的開放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫作______，線圈的另一端與高高地架在空中的______相連。
3．調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使______隨各種信號而改變的技術(shù)。4．調(diào)制的方法：(1)調(diào)幅：使高頻電磁波的______隨信號的強(qiáng)弱而改變；(2)調(diào)頻：使高頻電磁波的______隨信號的強(qiáng)弱而改變。
1．接收原理：電磁波能使______中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以導(dǎo)體可用來接收電磁波，這個導(dǎo)體就是接收______。2．電諧振：當(dāng)接收電路的__________跟接收到的電磁波的______相等時，接收電路里產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫作電諧振。3．調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生________的過程叫作調(diào)諧。4．解調(diào)：使聲音或圖像信號從接收到的__________中還原出來，這個過程是調(diào)制的逆過程，叫作解調(diào)。5．檢波：調(diào)幅波的解調(diào)。
(1)電視廣播信號也是一種無線電信號。在現(xiàn)代電視發(fā)射系統(tǒng)中，首先通過攝像機(jī)的感光器件將景物的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)開___信號。(2)這種電信號通過線路直接傳輸時失真、損耗嚴(yán)重，需要通過______將信號調(diào)制成高頻信號再進(jìn)行傳播。(3)高頻電視信號的傳播方式主要有三種，即地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及__________。(4)在電視接收端，接收到高頻電磁波信號以后，經(jīng)過______處理，就可以將得到的電信號通過顯示設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)開_____信息。
『判一判』(1)只要是電磁波信號，都可以直接用LC電路進(jìn)行發(fā)射。(　　)(2)調(diào)節(jié)電容器的電容就可以使接收的信號增強(qiáng)。(　　)(3)電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)。(　　)(4)調(diào)制的兩種方法是調(diào)諧和調(diào)頻(　　)(5)接收天線必須利用導(dǎo)體材料制作。(　　)(6)利用接收天線接收到的信號可以直接還原成聲音或圖像。(　　)
×　√　×　×　√　×　
『選一選』(多選)一臺最簡單的收音機(jī)，除了接收天線和揚(yáng)聲器外，至少還必須具備下列哪幾個單元電路(　　)A．調(diào)諧電路B．調(diào)制電路C．振蕩電路D．檢波電路解析：簡單的收音機(jī)是電磁波的接收裝置，因此需要調(diào)諧電路和檢波電路，則A、D正確，B、C錯誤。
『想一想』如圖是手機(jī)、無線電話調(diào)制示意圖，請簡述其原理。
答案：振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩信號，話筒產(chǎn)生低頻信號，如圖所示。這兩種信號完成調(diào)制后，調(diào)制信號又通過L2與L1耦合到開放電路發(fā)射出去。
我們說話的聲音一般只能傳幾十米，最多只有幾百米，而當(dāng)我們的聲音通過無線電廣播卻可以傳幾千米以外，甚至傳遍全球，為什么？
提示：我們說話的聲音是在空氣中傳播的聲波，能量很低，而且在空氣中的損耗很大，傳播不太遠(yuǎn)的距離就損耗殆盡了，而無線電廣播中的聲音信號是搭載在高頻電磁波上的，高頻電磁波的能量很高，而且在空氣中損耗很小，因而能傳播很遠(yuǎn)的距離。
1．發(fā)射電路的兩個特點：①發(fā)射頻率足夠高。②應(yīng)用開放電路。2．調(diào)制：(1)使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制。
(2)調(diào)制方法：調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強(qiáng)弱而改變。調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強(qiáng)弱而改變。
3．無線電波的發(fā)射由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去。
實際發(fā)射無線電波的過程如圖所示。高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖甲所示，人對著話筒說話時產(chǎn)生低頻信號如圖乙所示。根據(jù)以上圖像，發(fā)射出去的電磁波圖像應(yīng)是選項中哪一個(　　)
思路引導(dǎo)：載波不能傳遞信號，低頻信號也不能自己單獨發(fā)射出去，必須進(jìn)行調(diào)制，將載波與信號加在一起才能發(fā)射出去傳送信息。解析：振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩，話筒結(jié)構(gòu)是里邊有碳膜電阻，它的阻值隨壓力變化而變化。當(dāng)我們對著它說話時，空氣對它的壓力隨著聲音而變化，那么它的電阻也就隨聲音信號而變化，振蕩電流的振幅也就隨著聲音信號而變化，這就是調(diào)制。它不但影響了正半周，也影響了負(fù)半周，故選B。
1．(多選)要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)該采取的措施是(　　)A．增大電容器極板間距B．使振蕩電容器的正對面積足夠大C．盡可能使電場和磁場向外部空間分散開D．增加回路中的電容和電感
在一些村莊中，我們經(jīng)常看見放置于屋頂上各種形狀的天線，它的作用是什么呢？應(yīng)該如何從眾多信號中選出我們所需要的信號呢？
提示：天線用以接收空中的電磁波；通過調(diào)諧電路選出我們所需要的信號。
1．接收方式用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。2．通過電諧振來選臺：(1)電諧振：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(qiáng)的現(xiàn)象，類似于機(jī)械振動中的共振。(2)調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程。(3)通過解調(diào)獲取信號。解調(diào)：把聲音或圖像等信號從高頻振蕩電流中還原出來的過程。檢波：調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波。
3．無線電波的接收天線接收到的所有的電磁波，經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波，再經(jīng)解調(diào)取出攜帶的信號，放大后再還原成聲音或圖像的過程。4．接收電路示意圖
　(多選)關(guān)于無線電波的接收，下列說法中正確的是(　　)A．當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波頻率相同時，該電磁波在接收電路中激起的感應(yīng)電流最大B．使接收電路中產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧C．收音機(jī)的接收電路是LC振蕩回路D．從接收到的高頻率振蕩中“檢”出所攜帶的信號，叫做調(diào)諧
思路引導(dǎo)：要理解調(diào)制、調(diào)諧、檢波等概念，并能清楚地區(qū)分它們。解析：接收電路與電磁波發(fā)生電諧振時，即接收電路的固有頻率等于電磁波的頻率時，電路中激起的感應(yīng)電流最大，選項A正確；根據(jù)調(diào)諧概念可知，選項B正確，D錯誤；收音機(jī)的接收電路是LC回路，選項C正確。
2．(多選)圖中(a)為一個調(diào)諧接收電路，圖(b)、圖(c)、圖(d)為電路中的電流隨時間變化的圖像，則(　　)A．i1是L1中的電流圖像B．i1是L2中的電流圖像C．i2是L2中的電流圖像D．i3是流過耳機(jī)的電流圖像
解析：(b)圖是L1中的圖像，L2中由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖像同(a)圖相似，但是由于L2和二極管D串聯(lián)，所以當(dāng)L2的電壓與二極管D反向時，電路不通，所以L2中的電流圖像應(yīng)是(c)圖。高頻部分通過C2，通過耳機(jī)的電流如同(d)圖中的i3，只有低頻的音頻電流，故選項A、C、D正確。
1．無線電波的發(fā)射和接收過程
　(多選)關(guān)于電磁波的傳播，下列敘述正確的是(　　)A．電磁波頻率越高，越宜用地波傳播B．電磁波頻率越高，越易沿直線傳播C．短波最適宜以天波形式傳播D．電磁波在各種介質(zhì)中傳播時波長恒定
解析：由υ＝λf可知，電磁波頻率越高，波長越短，衍射能力越差，不宜用地波傳播，頻率高的電磁波跟光的傳播相似，沿直線傳播，故選項B正確，選項A錯誤；電離層對短波吸收少反射多，故適宜以天波形式傳播，選項C正確；電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，由υ＝λf，可判斷出波長改變，選項D錯誤。
1．(2021·山東省安丘一中高二下學(xué)期月考)如圖所示為電視接收過程示意圖，其工作過程順序正確的是(　　)A．解調(diào)——放大——調(diào)諧——顯示B．調(diào)諧——放大——解調(diào)——顯示C．調(diào)諧——解調(diào)——放大——顯示D．放大——調(diào)諧——解調(diào)——顯示
解析：電磁波的接收過程是調(diào)諧——解調(diào)——放大——顯示，故C正確。
2. (2020·北京市海淀區(qū)師達(dá)中學(xué)高考模擬)右圖為手機(jī)信號屏蔽器。手機(jī)信號屏蔽器主要針對各類考場、加油站、軍事重地等禁止使用手機(jī)的場所。手機(jī)工作時，是在一定頻率范圍內(nèi)，手機(jī)和基站通過無線電波聯(lián)系起來，完成數(shù)據(jù)和聲音的傳輸。針對這種通訊原理，手機(jī)信號屏蔽器在工作過程中以一定的速度從手機(jī)通信所使用的頻率的底端向高端掃描，在掃描過程中向手機(jī)發(fā)送一定頻率的電磁波信號，使手機(jī)不能與基站建立正常的聯(lián)系，從而對手機(jī)形成干擾。對于手機(jī)信號屏蔽器的工作過程，下列說法中正確的是(　　)
A．手機(jī)信號屏蔽器是利用靜電屏蔽的原理來工作的B．手機(jī)信號屏蔽器是利用電磁感應(yīng)的原理來工作的C．手機(jī)信號屏蔽器工作時能阻止基站發(fā)出的電磁波傳播到限制場所內(nèi)D．手機(jī)信號屏蔽器是通過發(fā)射電磁波干擾手機(jī)工作來達(dá)到目的答案：D
解析：手機(jī)信號屏蔽器是利用屏蔽器發(fā)出的信號去干擾手機(jī)從基站傳過來的信號，從而起到屏蔽作用。因此手機(jī)信號屏蔽器是通過發(fā)射電磁波干擾手機(jī)工作來達(dá)到目的。故A、B、C錯誤，D正確。
3．(2021·安徽省安慶市桐城市高三模擬)隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。小到手表、手機(jī)，大到電腦、電動汽車的充電，都已經(jīng)實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。下圖給出了某品牌的無線充電手機(jī)的原理圖。關(guān)于無線充電，下列說法正確的是(　　)
A．無線充電時的工作原理是無線電波的發(fā)射與接收B．只有將充電底座接到直流電源上才能對手機(jī)進(jìn)行充電
C．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D．只要有無線充電底座，所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電
解析：無線充電的原理，其實就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A錯誤；發(fā)生電磁感應(yīng)的條件是磁通量要發(fā)生變化，直流電無法產(chǎn)生變化的磁場，故不能接到直流電源上，故B錯誤；發(fā)生電磁感應(yīng)時，兩個線圈中的交變電流的頻率是相同的，故C正確；只有無線充電底座，手機(jī)內(nèi)部沒有能實現(xiàn)無線充電的接收線圈等裝置，也不能進(jìn)行無線充電，D錯誤。
4．(2020·北京市昌平區(qū)高二下學(xué)期期末)北京時間2019年4月10日21時，在全球七大城市同時發(fā)布由“事件視界望遠(yuǎn)鏡”觀測到位于室女A星系(M87)中央的超大質(zhì)量黑洞照片，如圖甲所示。宇宙中的天體在不斷向外輻射電磁波，人們利用射電望遠(yuǎn)鏡收集來自天體的電磁波進(jìn)行觀測，如圖乙所示。天體甲距地球1萬光年，M87的黑洞距離地球5 500萬光年，假設(shè)天體甲和M87的黑洞輻射功率相同，忽略電磁波在傳播過程中的損耗，用一架射電望遠(yuǎn)鏡接收到甲發(fā)出的電磁波功率為P1，則該望遠(yuǎn)鏡接收到的來自M87的黑洞發(fā)出的電磁波功率為(　　)

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