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第二十一章 信息的傳遞
第二十一章 信息的傳遞
第3節 廣播、電視和移動通信
雄偉的長城，綿延萬里，蜿蜒起伏，或翹首于峰巔之上，或俯身于峽谷之中。古代的士兵夏季頂著烈日，冬季冒著嚴寒，在古老的長城上抵御著敵人的侵略。
遇到大規模的入侵時，士兵們常在“烽火臺”上點起煙火，向遠處的同伴們傳遞“敵人來犯”的消息。有時候，還可以傳遞更為確切的信息，如“寇不滿五百，放烽一炬；五百以上，放三炬；千騎以上，放四炬”。
古代人用烽火傳遞信息，我們現代人用哪些方法傳遞信息？你知道這些方法的基本原理嗎？
1. 無線電廣播信號的發射和接收
2. 電視的發射和接收
3. 移動電話
學習內容導覽
第3節 廣播、電視和移動通信
學習目標
1. 了解無線電廣播的大致工作過程。
2. 大致了解電視的工作原理。
3.了解移動電話是怎樣工作的。
第3節 廣播、電視和移動通信
我們的生活中已經離不開廣播、電視和移動電話，它們是現代無線電通信技術在生產技術和社會生活中的重要應用。
我們幾乎每天都要聽廣播、看電視、打電話，這些圖像和聲音是怎樣傳過來的？
第3節 廣播、電視和移動通信
一、無線電廣播信號的發射和接收
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的發射和接收
三、移動電話
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第3節 廣播、電視和移動通信
廣播電臺
主要由三部分組成：話筒、調制器、天線。
1. 信號的發射——廣播電臺完成
一、無線電廣播信號的發射和接收
話筒
天線
一、無線電廣播信號的發射和接收
（1）話筒、調制器與天線的主要作用
高頻振蕩器
產生高頻電流
調制器把音頻電流
加載到高頻電流上
且進行放大
話筒把聲音信號轉換成電信號（音頻電流）
天線把載有音
頻電流的電磁
波發射出去
（2）歸納：無線電廣播信號的發射過程
類似于信鴿
的放飛
一、無線電廣播信號的發射和接收
2. 信號的接收——收音機完成
（1）選臺
為接收在空間傳播的無線電波，收音機使用天線進行接收。但由于天線沒有選擇性，能接收傳播過來的所有電磁波，如把天線接收的電磁波全部變成聲音，那只是一片嘈雜聲，什么也聽不清。
利用收音機的“調諧器”，可以選出我們需要的某一頻率的電磁波，這一過程叫做選臺（調諧）。
（2）解調
由調諧器選出的信號含有高頻電流成分，需要通過“解調器”將其濾去，把音頻信號留下。
一、無線電廣播信號的發射和接收
（3）放大
把音頻信號放大后送到揚聲器里，這一過程叫做放大?！　?br/>（4）揚聲器把音頻信號轉換為聲音信號?！　　?br/>天線
揚聲器
選臺和解調器
一、無線電廣播信號的發射和接收
歸納：無線電波接收與還原過程
一、無線電廣播信號的發射和接收
天線接收
電磁波
3. 擴展性實驗 ——電磁波的發射與接收
電磁波的發射與接收可以用下列數字化實驗設備來直觀地顯現。
一、無線電廣播信號的發射和接收
如圖所示，電磁波發射器可以發射不同頻率的電磁波，接收器接收到電磁波信號后，通過傳感器、采集器將電磁波信號輸入到計算機，我們就可以在計算機屏幕上觀察到電磁波信號。
連接好裝置，把發射器置于載波擋，轉動發射器上的旋鈕，改變發射器發出的電磁波的頻率，觀察信號的變化；再把發射器置于調制擋，觀察調制后的波形。
【例題1】轉動收音機調諧器的旋鈕是為了（ ）
A. 選定某一頻率的電臺信號
B. 調節收音機的音量
C. 把音頻信號轉換成聲音
D. 把聲音信號從高頻調制信號中檢出來
轉動收音機調諧器的旋鈕是為了從接收的電磁波中，選出需要的某一頻率的電磁波。
故選A．
A
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的
發射和接收
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的發射和接收
三、移動電話
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第3節 廣播、電視和移動通信
電視用電磁波傳遞圖像信號和聲音信號。聲音信號的產生、傳播和接收跟無線電廣播的工作過程相似。
二、電視的發射和接收
學校的電視演播室
中央電視臺演播室
攝像機把圖像信號變成電信號，發射機把電信號加載到頻率很高的電流上，通過發射天線發射到空中。
由電視臺完成
二、電視的發射和接收
1. 電視信號的發射
發射機
高頻信號
電信號
聲音
圖像
高頻振蕩器
放大器
電視信號的發射過程
二、電視的發射和接收
電視機的接收天線把高頻信號接收通過電視機把信號取出并放大，由顯示器把它還原成圖像。
由電視機完成
二、電視的發射和接收
2. 電視信號的接收
揚聲器—
輸出音頻信號
天線—接收包含聲、
像信息的高頻信號
接收機—取出并放大
圖像和音頻電信號
顯示器—
復原圖像信號
電視信號的接收過程
二、電視的發射和接收
【例題2】電視用_______傳遞圖像信號和聲音信號。聲音信號的產生、傳播和接收跟無線電廣播的工作過程相似。圖像信號的發射和接收工作過程：________把圖像變成電信號，_______把電信號加載到頻率很高的電流上，通過________發射到空中；電視機的接收天線把這樣的高頻信號接收下來，通過電視機把圖像信號取出并放大，由_______把它還原成圖像。
根據電磁波的知識可知，電磁波被廣泛應用于的信息的傳遞，所以，電視就是用電磁波傳遞圖像信號和聲音信號。
根據圖像信號的發射和接收工作過程的知識可知，攝像機利用光電轉換裝置把圖像變成電信號，發射機把電信號加載到頻率很高的電流上，通過發射天線發射到空中。
根據電視機接收的知識可知，電視機的接收天線把這樣的高頻信號接收下來，通過電視機把圖像信號取出并放大，由顯示器件把它還原成圖像。
電磁波
發射機
攝像機
顯示器
發射天線
二、電視的發射和接收
三、移動電話
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的發射和接收
三、移動電話
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第3節 廣播、電視和移動通信
A
三、移動電話
移動電話是靠空間的電磁波來傳遞信息的。
移動電話既是無線電發射臺，也是無線電接收臺（發射接收二合一） 。它用電磁波把講話的信息發射到空中；同時它又在空中捕獲電磁波，得到對方講話的信息。
1. 移動電話的工作原理
A
三、移動電話
（1）優點
移動電話的體積很小，使用方便，使用半徑大，不需要電話線。
（2）缺點
只能在攜帶信號的電磁波能夠輻射到的區域內才能夠進行通話，受區域限制。
2. 移動電話的優點與缺點
A
三、移動電話
移動電話的體積很小，發射功率不大；它的天線也很簡單，靈敏度不高。因此，它跟其他用戶的通話要靠較大的固定無線電臺轉接。這種固定的電臺叫做基地臺，跟電話交換機相連。城市中高大建筑物上常常可以看到移動通信基地臺的天線。
3. 基地臺
基地臺的天線
4. 移動電話通話過程
固定電話
中心站
　　手機和手機通過基地臺進行通話
手機和座機借助基地臺進行通話
手機乙
手機甲
基地臺
基地臺
三、移動電話
有一種可移動的電話叫無繩電話，座機和手機之間沒有電話線，但各有一個天線，它們通過無線電波來溝通。無繩電話的主機接在市話網上，相當于一個小型基地臺。手機不能離主機太遠，工作區域大約在幾十米到幾百米的范圍內。
5. 無繩電話
三、移動電話
6. 廣播、電視、移動電話信號傳遞的異同
項目 廣播 電視 移動電話
不同點 信號形式 聲音信號 聲音信號和 圖像信號 各種形式的信號
載波特點 頻率最小 頻率最小 頻率最大
發射和 接收設備 廣播電臺發射、 收音機接收 電視臺發射、 電視機接收 移動電話發射、接收，基地臺轉接
相同點 載體 電磁波 發射過程 信號轉換→調制→天線發射 接收過程 天線接收→調諧→解調 三、移動電話
（1）音頻信號
由聲音轉換成的電信號，它的頻率跟聲音的
頻率相同，在幾十赫到幾千赫之間，叫音頻信號。
（2）視頻信號
由圖像轉換成的電信號，它的頻率
在幾赫到幾兆赫之間，叫做視頻信號。
（3）射頻電流
音頻電流和視頻電流在空間激發電磁波的能力都很差，需要把它們加載到頻率更高的電流上，產生電磁波發射到天空中，這種電流叫做射頻電流。
7. 音頻、視頻、射頻和頻道
音頻、視頻和射頻
的比較（示意圖）
三、移動電話
觀看數字光碟DCD時不需要把信號發射到天空，可以直接把音頻信號和視頻信輸給電視機，這時就要分別把DCD機送來的音頻、視頻信號接到電視機上標著A、V字母的插口上。
（4）頻道
不同的電視臺使用不同的射頻范圍進行廣播，以免互相干擾；這一個個不同的頻率范圍就叫做頻道。
三、移動電話
【例題3】關于移動電話，下列說法中正確的是（ ）
A．移動電話與固定電話的工作原理完全一樣
B．移動電話只能作為接收機使用
C．移動電話既是發射機，又是接收機
D．移動電話發出的信號不能在真空中傳播
移動電話與固定電話的工作原理基本一樣，只是聲音信息不是由導線中的電流來傳遞，而是由空間的電磁波來傳遞。移動電話機既是無線電發射臺又是無線電接收臺接收。故選C。
C
三、移動電話
四、課堂總結
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的發射和接收
三、移動電話
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第3節 廣播、電視和移動通信
一、無線電廣播信號的發射和接收
天線取出特定
頻率的信號
四、課堂總結（1）
二、電視的發射和接收
話筒把音頻信號轉換為電信號，攝像機把圖像信號轉換成電信號，調制器把電信號加載到頻率很高的電流上，通過發射天線發射到空中。
天線接收包含聲、像信息的高頻信號，解調器取出并放大圖像和音頻電信號，顯示器復原放大圖像信號，音頻放大器將音頻電信號放大并輸出。
四、課堂總結（2）
三、移動電話的工作原理
移動電話既是無線電發射臺，也是無線電接收臺（發射接收二合一） 。
它通過電磁波把講話的信息發射到空中；同時它又在空中捕獲電磁波，得到對方講話的信息。
四、課堂總結（3）
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的發射和接收
三、移動電話
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第3節 廣播、電視和移動通信
五、動手動腦學物理
五、動手動腦學物理
1. 小晶用收音機收聽中央人民廣播電臺1008 kHz頻道播放的鋼琴節目，某時刻他聽到演員彈奏頻率為440Hz的“6”音。問：
（1）在該時刻，射頻電流的頻率是多少、音頻電流的頻率是多少？
（2）此時收音機接收到空中電磁波的頻率是多少？
（1）中央人民廣播電臺1008kH頻道，所以，在該時刻電磁波的射頻電流的頻率是1008kHz；聽到演員彈奏頻率為440Hz的“6”音，則音頻電流的頻率為440Hz。
（2）收音機也要收到電磁波，則必須調節本身的接收頻率和電磁波的頻率一樣，故此時收音機接收到電磁波頻率為1008kHz。
五、動手動腦學物理
2. 張偉和劉浩都在北京工作，用的是北京的手機號。他們同時出差來上海，在上海他們用手機通話時，為什么通話費就高了很多？請從“移動電話的工作方式”進行回答。
手機的通訊，不是簡單地從一部手機到另一部手機，而是手機1通過電磁波傳遞信息到最近的基地臺1，再由基地臺1傳輸到離手機2最近的基地臺2，最后由基地臺2將信息傳遞給手機2，故張偉和劉浩二人在上海通話時，信息需要通過電磁波傳遞回北京基地臺，然后再傳遞到上海的基地臺，距離遠，過程復雜，所以通話費就高了。
一、無線電廣播信號的發射和接收
二、電視的發射和接收
三、移動電話
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第3節 廣播、電視和移動通信
六、課堂練習
1．在廣播電臺，話筒把播音員的_____信號轉換成_____信號，然后用_______把音頻信號加載到高頻_______上，再通過_______發射到空中去．
在無線電廣播中，人們先將聲音信號轉變為電信號，然后用調制器把這些信號由高頻振蕩的電磁波，再通過天線向周圍空間傳播．所以，在廣播電臺，話筒把播音員的聲音信號轉換成電信號，然后通過調制器把電信號加載到高頻電磁波上，再通過天線把載有音頻電信號的電磁波發射出去．
六、課堂練習
天線
聲音
電
調制器
電磁波
2. 如圖所示，請在圖中無線電廣播的接收過程圖的空格中填入恰當的器材和元件名稱。
發射：話筒把聲音信號轉換成音頻電信號；通過調制器把音頻電信號加載到高頻電磁波上；通過天線把載有音頻電信號的電磁波發射出去．
接收：天線接收電磁波；調諧器選出某一頻率的電磁波；從高頻電磁波通過檢波器取出音頻電信號，放大后送到揚聲器；揚聲器把音頻電信號轉換成聲音．
六、課堂練習
3．電視用電磁波傳遞______信號和______信號。攝像機把圖像變成______，發射機把電信號加載到頻率很高的電磁波上，通過_________發射到空中；電視機接收并把這樣的高頻信號取出來并放大，由________把它還原成______ 。
發射天線
六、課堂練習
圖像
聲音
電信號
電視是用電磁波傳遞圖像信號和聲音信號的。
攝像機把圖像變成電信號，發射機把電信號加載到頻率很高的電磁波上，通過發射天線發射到空中。
電視機把接收到的高頻信號取出來并加以放大，再傳輸給顯像管，由顯像管把它還原成圖像。
顯像管
圖像
4. 車載GPS 導航儀是通過與導航衛星互相傳遞信息，確定汽車的準確位置，并在電子地圖上顯示出來（如圖），為汽車駕駛員導航。下列說法正確的是（ ）
A．導航儀與導航衛星是通過電磁波傳遞信息
B．導航儀上的移動電話是通過電流傳遞信息
C．導航衛星發射的電磁波不能在真空中傳播
D．導航衛星發射的電磁波比光的傳播速度慢
車載GPS 導航儀是通過與導航衛星互相傳遞信息，確定汽車的準確位置，并在電子地圖上顯示出來，為汽車駕駛員導航。 導航儀與導航衛星是通過電磁波傳遞信息。所以選A.
A
六、課堂練習
5．隨著5G預商用的時間議程日益臨近，各大運營商紛紛布局5G網絡，搶灘應用市場，5G手機是通過________來傳遞信息；其在真空中傳播速度是________m/s。如圖所示，是表示音頻、視頻和射頻三種信號的波形示意圖，其中頻率最低的是______信號。
3.0×108
六、課堂練習
音頻
電磁波
5G手機是通過電磁波來傳遞信息的。
電磁波在真空中傳播速度與光速相等，即3.0×108 m/s。
頻率是指物體在1s內振動的次數，即是描述振動快慢的物理量，由圖可知，在相同時間里，音頻信號振動次數最少，即頻率最低的是音頻信號。
6．關于廣播、電視、移動電話的信息發射和接收過程，下列說法錯誤的是（ ）
A．它們都是靠電磁波傳遞信息的
B．在發射時，它們都要把電信號加載到高頻電磁波上
C．它們都只有接收功能，沒有發射功能
D．移動電話既有接收功能，又有發射功能
C
A．由于電磁波可以在真空中傳播，所以生活中的廣播、電視、移動電話都是靠電磁波傳遞信息的，故A正確，不符合題意；
B．在發射時，音頻信號和視頻信號都是不能直接發射的，故都需要將這些信號通過調制器加載在高頻電磁波上才能發射，故B正確，不符合題意；
C．無線廣播、電視、移動電話既有接收功能，又有發射功能，故C錯誤；
D．對于移動電話，既可以發射信號，又可以接收信號，故既是電磁波的發射臺，又是電磁波的接收臺，故D正確，不符合題意．
六、課堂練習
所以選C.

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