無線電廣播和電視使我們的生活變得更加豐富多彩。你是否想過，收音機里播放的動聽音樂，電視機屏幕上顯示的生動畫面，是怎樣通過電磁波傳送的呢?
讓我們看看電磁波是怎樣傳遞聲音和圖像的吧。
如圖所示是電磁波傳遞聲音的大致過程，請研究圖示的傳遞過程，并與同學交流討論。
在播音室里，通過話筒把聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號，即音頻信號
在控制室內(nèi)，將音頻信號加載到高頻電流上，形成調(diào)制信號
放大后的調(diào)制信號通過天線發(fā)射， 以電磁波的形式在空中傳播
收音機接收到電磁波，通過調(diào)諧和檢波把其中的音頻信號取出來并加以放大，還原成聲音
收音機的中波(MW)波段的頻率范圍是100 ~ 1500 kHz，相應的波長范圍是 3 000 ~ 200 m； 短波(SW) 波段的頻率范圍是 6 ~ 30 MHz相應的波長范圍是 50 ~ 10 m。
話　筒——將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號；
調(diào)制器——將音頻電信號加 載到高頻電流上；
天　線——產(chǎn)生電磁波將高頻載波信號發(fā)射到空中。
天　線——接收各種各樣的電磁波；
調(diào)諧器——選擇需要電臺的載波信號；
解　調(diào)——從載波信號中復原音頻信號；
揚聲器——將音頻電信號 轉(zhuǎn)換成聲音。
電磁波傳遞電視信號的過程
用攝像機在演播室里拍攝畫面和錄音
選取、切換不同角度、大小的畫面來制作電視節(jié)目
電視塔發(fā)射經(jīng)放大后的載有視頻信號和音頻信號的電磁波
電視機接收到電磁波，將視頻信號和音頻信號取出來，分別送到顯示屏和揚聲器，還原成圖像和聲音
我國的電視頻道劃分是：1~12頻道，頻率范圍是 52.5 ~ 219 MHz， 波長范圍是 5.71~1.37 m；13~48頻道，頻率范圍是 474 ~794 MHz， 波長范圍是 0.633 ~ 0.378 m
1. 攝像機將圖像(話筒將聲音)信號轉(zhuǎn)換成電信號。
2. 發(fā)射機將視頻和音頻的電信號加載到高頻電流上。
3. 高頻載波信號上的電磁波通過天線發(fā)射到空中。
1. 電視的接收天線把電磁波接下來，并將其還原成聲音和圖像的高頻電信號。
2.電視接收機將視頻和音頻電信號取出并放大。
3.視頻信號由顯示器進行還原。
4.音頻放大是將微弱的音頻電信號放大并輸出。
今天，通信已成為人們交往中不可缺少的方式。地下與海底光纜、電話與電視傳輸線路、空間衛(wèi)星與衛(wèi)星地面站，組成了龐大的通信網(wǎng)絡。在這個龐大的網(wǎng)絡中，衛(wèi)星通信在擴大通信范圍方面起了重要的作用，瞬間可達的電磁波把我們這個巨大的地球變成了小小的“地球村”。
實現(xiàn)衛(wèi)星通信首先需要同步衛(wèi)星。所謂同步衛(wèi)星，就是指環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動且周期跟地球自轉(zhuǎn)的周期相同的衛(wèi)星。
若在地球赤道上方距地面某一高度的圓周上均句放置三顆同步衛(wèi)星，它們發(fā)送的微波信號幾乎可覆蓋全球。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)的另一部分是地面部分。如圖所示，同步衛(wèi)星能夠?qū)哪骋粋€地面中繼站接收到的微波信號經(jīng)過處理后，再發(fā)送到其他的地面中繼站。
中繼站可將接收到的信號轉(zhuǎn)送到通信控制中心，進而輸送到通信終端，從而使用戶實現(xiàn)信息互聯(lián)。
衛(wèi)星通信具有覆蓋面大、通信距離長、不受環(huán)境限制等許多優(yōu)點。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)就是衛(wèi)星通信的實際應用，它在為船舶飛機導航及城市交通管理等方面，將發(fā)揮越來越重要的作用。
它就是地面上的碟形天線。
怎樣接收通信衛(wèi)星的信號呢？
由地面電視臺以載波形式把電視信號發(fā)射到衛(wèi)星接收器，再由衛(wèi)星接收器變頻，轉(zhuǎn)換成相應頻率的載波把電視信號傳輸回地面，因此稱為衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播。
我國自行研制的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以提供全天候的即時定位服務。
1960年，美國科學家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，它能產(chǎn)生單一頻率、方向高度集中的光——激光(laser)。
用什么方法可以把光限定在特定的管道中傳播呢？
光纖通信是利用激光通過光纖傳遞信號的一種通信方式，其工作原理如圖19－14所示。
將聲音、圖像信號變成電信號
將電信號加載到激光上傳入光纖
將激光上加載的信號取出來
將取出來的信號放大，然后分別傳到電話機、電視機，還原成聲音和圖像
1966年，華裔物理學家高錕首次提出了用光纖進行通信的構(gòu)想，這使得用光進行通信的幻想得以實現(xiàn)。
高錕 華裔物理學家
光纖是一種比頭發(fā)還細的玻璃纖維，它由線芯和包層組成。當光信號從光纖的一端進入線芯后，在線芯與包層的交界面上反復發(fā)生全反射，于是光信號便在線芯中幾乎無損失地向前迅速傳播。
數(shù)條光導纖維并成一束再敷上保護層，制成光纜。
激光信號在光纖中傳輸損耗小，距離長。光纖通信容量極大，不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，而且保密性好。光纖通信不僅可以連通所有省(區(qū))、市、縣，甚至可達村鎮(zhèn)，而且還通過國際合作，跨越大洋建成了海底光纜通信網(wǎng)絡。目前，光纖通信已成為我國長途通信的主要途徑之一。
光的頻率很高，在一定時間內(nèi)可以傳輸大量信息。
模擬通信可將聲音和圖像信號轉(zhuǎn)換成電信號，加載到無線電波上發(fā)送出去。
數(shù)字通信是將聲音和圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸出去數(shù)字信號傳到目的地后，再還原成聲音和圖像。數(shù)字通信因其傳輸速率高、失真小且易于加密等優(yōu)點，已得到廣泛應用。
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)
GPS系統(tǒng)是通過衛(wèi)星，利用電磁波對汽車、船舶、飛機實現(xiàn)即時定位的系統(tǒng)裝置。例如，若在汽車上安裝 GPS系統(tǒng)，并在系統(tǒng)內(nèi)部配上電子地圖，那么，不論汽車行駛到什么地方，只要打開系統(tǒng)的屏幕，便可查詢到汽車所在地點的經(jīng)緯度、海拔高度和汽車所在區(qū)域的準確交通線路，以及線路實時的交通狀況，甚至能指導你選擇最佳的路線。
圖19－16所示的是汽車上安裝的GPS系統(tǒng)。
圖19－16 GPS定位系統(tǒng)
目前，我國正在建設的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)(圖19－17)，已成功應用于水利水電、海洋漁業(yè)、交通運輸、氣象測報、國土測繪、減災救災和公共安全等領域，推動了電子、通信、機械制造、地理信息等相關產(chǎn)業(yè)和信息服務業(yè)的發(fā)展。特別是在汶川抗震救災中，北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全力保障救災部隊的行動，經(jīng)受了考驗，顯示了威力。
2012年10月26日，第16顆北斗導航衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空。按照總體規(guī)劃，預計于2020年完成北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)建設，形成全球覆蓋能力。
1.關于信息的傳遞，下列說法正確的是(　　 )A．聲、光和電磁波中，只有電磁波能夠傳遞信息B．固定電話、移動電話、廣播和電視都是利用導線中的 電流來傳遞信息C．收音機利用天線接收電磁波和發(fā)射電磁波D．微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信都可以用來傳遞信息
2. 廣播電臺或廣播電視臺的發(fā)射天線的作用是 ( ) A. 只發(fā)射音頻電流激發(fā)的電磁波 B. 只發(fā)射視頻電流激發(fā)的電磁波 C. 只把音頻電流和視頻電流加載到更高頻率的射頻電 流上，再通過天線發(fā)射 D. 三種電流不經(jīng)調(diào)制通過天線發(fā)射三種不同的電磁波
3. 下列說法中錯誤的是 ( ) A. 現(xiàn)在使用的移動電話有發(fā)射裝置和接收裝置 B. 現(xiàn)在使用的對講機有發(fā)射裝置和接收裝置 C. 電視機有發(fā)射和接收裝置 D. 收音機只有接收裝置沒有發(fā)射裝置
4. 關于光纖通信，下列說法錯誤的是( ) A. 光纖通信中使用的“導線”是光導纖維 B. 光纖通信中使用的“導線”是金屬導線 C. 在光纖中光是經(jīng)過多次反射向前傳播的 D. 采用光纖通信在一定時間內(nèi)可以傳輸大量信息
1. 通過本節(jié)的學習，你能否感受到電磁波在改變我們的生活、工作和學習方式等方面的作用? 請你就電磁波的特點和功能等，試寫一首贊美電磁波的散文詩。
2. 用“0”和“1”分別代表“開”和“關”這兩個動作，組成一組數(shù)字信號可以表達一句話。例如 ：
那么，“0，01，1，10，00”這組數(shù)字信號的意思是“我和他是同學”。
請照此方式，用另一組數(shù)字信號表達出你想說的一句話。
那么“0，1，00，10，01”這組數(shù)字信號的意思是“我要努力學習物理”。
3. 某同步衛(wèi)星與地球間的距離約為36 000 km。若某地面站要通過該衛(wèi)星向另一個地面站發(fā)送信息，請你估算該信息從該地面站傳送到另一個地面站所需要的時間。
解：電磁波在真空中的傳播速度為 v ＝ 3.0× 108 m/s， 則信息從該地面站通過同步衛(wèi)星傳送到另一個地 面站所需要的時間約為：

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2 廣播電視與通信

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