无线电通信基础
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L S
8
G
++++ −−−−
普通的 LC振荡电路中电场主要集中在电容器极板之 间，磁场主要集中在线圈内部，振荡过程中电场能和磁 场能主要是在电路内部互相转化，辐射出去的能量很 少，不能有效发射电磁波。 问：要有效向外发射电磁波，振荡电路必须具有哪些特 点？
9
（2）振荡电路必须具有如下特点： 第一、要有足夠高的频率。 频率越高，发射电磁波的本领 越大。（单位时间内辐射出去的能量与频率的四次方成正 比） 第二、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。 即成为开放电路。 （3）由闭合电路变成开放电路
介质吗？电磁波传播需 要介质吗？机械波产生 的机理是什么？电磁波 产生的机理是什么？
11
赫兹用实验证实了麦克斯韦理论的正确性（1888年）
赫兹是一个短命的物理学家。在1894年逝世时，他才 年仅37岁。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科 学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。 赫兹证明：要获得电磁波，就必须建立一个辐射电磁 波源，这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。赫兹很快 制成了电磁波辐射源，当时它被称作赫兹振荡器 赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的 问题。 发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。 在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用 作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢 下的种子，却很快在异地开花结果。
12
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄国的波波 夫分别实现了无线电传播，并很快投人实际使用。 其他利 用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。 无线电报（1894年） 无线电广播（1906年） 无线电导航（1911年） 无线电话（1916年） 短波通讯（1921年） 无线电传真（1923年） 电视（1929年） 微波通讯（1933年） 雷达（1935年） 以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整 个世界面貌发生了深刻的变化。
0 T/ 4 T/ 2 3T /4 T
t
3
1.2 LC回路的周期和频率
T = 2π LC
f =
1 2π LC
电磁场理论：19世纪60年代，英国物理学家麦克 斯韦建立了完整的电磁场理论。这个理论不仅说 明了当时已知的电磁现象，而且预言存在着一种 新的能量传输形式，这就是电磁波。 电磁场理论的诞生，不仅具有深刻的理论意 义，而且具有广泛的应用前景，对人类社会发展 产生了巨大而深远的影响。
4
麦克斯韦电磁场理论：
（1）变化的磁场产生电场
实验验证：按图连接线路。 问1：小灯泡能否发光？ 问2：线圈中的电荷为什么能定向移动？ 问3：如果线圈断开，线圈中有电流、电场吗？ 问4：如果把线圈拿走，它原来所处的空间有电场吗？
结论：变化的磁场产生电场。
5
（2）变化的电场产生磁场
麦克斯韦根据电现象与磁现 象的相似性和变化的磁场能产生 电场的事实，提出大胆的假设： 变化的电场也能产生磁场，并且 通过严密的理论推导得以证明这 一结论的正确性。 电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场， 变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离 的统一的场，这就是电磁场。（电场和磁场只是这个统 一的电磁场的两种具体表现）
无线电通信基础
武华
1
无线电通信概述
无线电通信是指利用无线电波在空间的传播来传递 信息的通信 。 电磁波与现代科技和人类的生活密切相关。在信息 技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。 电磁波到底是什么？为什么它具有那么大的威力？ 它又是怎样产生的呢？我们又是怎样利用它来传递各种 信号呢？…… 我们对电磁波做一下简单 的介绍。
2
1.1、电磁振荡的产生
G 实验如图：先把开关板到电 池组一边，给电容器充电。 稍后再把开关板到线圈一 边，让电容器通过线圈放电。 L C
S 1.振荡电流：这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振 荡电流。 2.能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。如图所示是一种简单的振荡 电路，称为LC振荡电路。 3.LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化。 i
++
++
−
+++ −−−
− −−
ຫໍສະໝຸດ Baidu10
（4） 电磁波在空间以一定的速度传播 ，其波长λ、频率f、 和波速v的关系遵从波动的一般关系 = λ∙f v =λ T 麦克斯韦从理论上预见：电磁波在真空中的传播速度等于 光在真空中的传播速度。 即电磁波在真空中的传播速度C=3.0×108m/s这个预见后 来得到了证实 （5）电磁场具有电磁能，电磁波在空间传播，电磁能 问题：机械波传播需要 就随之一起传播。 （6） 电磁波的传播不需要任何介 质。
13
赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的 发展开拓了新的道路，构成了现代文明的 骨架，后人为了纪念他，把频率的单位定 为赫兹。 1HZ = 1周/S
14
第二节 无线电波的产生
一、无线电波的产生：
¾ 高频电流在天线流动会在其周围产生交变的磁
场，在空间中交变磁场再产生交变的电场，交变 的电场再产生交变的磁场。这样在空间中交变的 电磁场不断交替变化，波动传播，从而形成了无 线电波。
二、无线电传播的速度：
近似光速 ¾ Ｃ＝３x10８m/s
¾
15
二、频率、周期、波长的定义
频率（Frequency）：
¾ 定义：电波在单位时间（１Ｓ）内幅值大小与方
向周期性变化的次数。 ¾ 符号：Ｆ ¾ 单位：赫兹（Hz） 千赫兹（KHz） 兆赫兹（MHz） G赫兹（GHz） ¾ 换算关系：1000Hz=1KHz ；1000KHz=1MHz ； 1000MHz=1GHz
6
小结： 1. 麦克斯韦电磁场理论： 变化的磁场能够在周围空间产生电场； 变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2. 变化的磁场产生电场，变化的电场产 生磁场，变 化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离 的统一的场------电磁场。
7
1.3、电磁波的产生
E E B E B E
（1）电磁波的产生：如果在空间某处发生了变化的电场，就 会在空间引起变化的磁场，这个变化的电场和磁场又会在较 远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样，变化的电场和 磁场并不局限于空间某个区域，而是由近及远向周围空间传 播开去。电磁场这样由近及远地传播，形成电磁波。 问：为什么普通的LC振荡电路不能有效地发射电磁波？ C
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G
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普通的 LC振荡电路中电场主要集中在电容器极板之 间，磁场主要集中在线圈内部，振荡过程中电场能和磁 场能主要是在电路内部互相转化，辐射出去的能量很 少，不能有效发射电磁波。 问：要有效向外发射电磁波，振荡电路必须具有哪些特 点？
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（2）振荡电路必须具有如下特点： 第一、要有足夠高的频率。 频率越高，发射电磁波的本领 越大。（单位时间内辐射出去的能量与频率的四次方成正 比） 第二、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。 即成为开放电路。 （3）由闭合电路变成开放电路
介质吗？电磁波传播需 要介质吗？机械波产生 的机理是什么？电磁波 产生的机理是什么？
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赫兹用实验证实了麦克斯韦理论的正确性（1888年）
赫兹是一个短命的物理学家。在1894年逝世时，他才 年仅37岁。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科 学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。 赫兹证明：要获得电磁波，就必须建立一个辐射电磁 波源，这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。赫兹很快 制成了电磁波辐射源，当时它被称作赫兹振荡器 赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的 问题。 发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。 在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用 作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢 下的种子，却很快在异地开花结果。
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在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄国的波波 夫分别实现了无线电传播，并很快投人实际使用。 其他利 用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。 无线电报（1894年） 无线电广播（1906年） 无线电导航（1911年） 无线电话（1916年） 短波通讯（1921年） 无线电传真（1923年） 电视（1929年） 微波通讯（1933年） 雷达（1935年） 以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整 个世界面貌发生了深刻的变化。
0 T/ 4 T/ 2 3T /4 T
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1.2 LC回路的周期和频率
T = 2π LC
f =
1 2π LC
电磁场理论：19世纪60年代，英国物理学家麦克 斯韦建立了完整的电磁场理论。这个理论不仅说 明了当时已知的电磁现象，而且预言存在着一种 新的能量传输形式，这就是电磁波。 电磁场理论的诞生，不仅具有深刻的理论意 义，而且具有广泛的应用前景，对人类社会发展 产生了巨大而深远的影响。
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麦克斯韦电磁场理论：
（1）变化的磁场产生电场
实验验证：按图连接线路。 问1：小灯泡能否发光？ 问2：线圈中的电荷为什么能定向移动？ 问3：如果线圈断开，线圈中有电流、电场吗？ 问4：如果把线圈拿走，它原来所处的空间有电场吗？
结论：变化的磁场产生电场。
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（2）变化的电场产生磁场
麦克斯韦根据电现象与磁现 象的相似性和变化的磁场能产生 电场的事实，提出大胆的假设： 变化的电场也能产生磁场，并且 通过严密的理论推导得以证明这 一结论的正确性。 电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场， 变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离 的统一的场，这就是电磁场。（电场和磁场只是这个统 一的电磁场的两种具体表现）
无线电通信基础
武华
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无线电通信概述
无线电通信是指利用无线电波在空间的传播来传递 信息的通信 。 电磁波与现代科技和人类的生活密切相关。在信息 技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。 电磁波到底是什么？为什么它具有那么大的威力？ 它又是怎样产生的呢？我们又是怎样利用它来传递各种 信号呢？…… 我们对电磁波做一下简单 的介绍。
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1.1、电磁振荡的产生
G 实验如图：先把开关板到电 池组一边，给电容器充电。 稍后再把开关板到线圈一 边，让电容器通过线圈放电。 L C
S 1.振荡电流：这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流，叫振 荡电流。 2.能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。如图所示是一种简单的振荡 电路，称为LC振荡电路。 3.LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化。 i
++
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ຫໍສະໝຸດ Baidu10
（4） 电磁波在空间以一定的速度传播 ，其波长λ、频率f、 和波速v的关系遵从波动的一般关系 = λ∙f v =λ T 麦克斯韦从理论上预见：电磁波在真空中的传播速度等于 光在真空中的传播速度。 即电磁波在真空中的传播速度C=3.0×108m/s这个预见后 来得到了证实 （5）电磁场具有电磁能，电磁波在空间传播，电磁能 问题：机械波传播需要 就随之一起传播。 （6） 电磁波的传播不需要任何介 质。
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赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的 发展开拓了新的道路，构成了现代文明的 骨架，后人为了纪念他，把频率的单位定 为赫兹。 1HZ = 1周/S
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第二节 无线电波的产生
一、无线电波的产生：
¾ 高频电流在天线流动会在其周围产生交变的磁
场，在空间中交变磁场再产生交变的电场，交变 的电场再产生交变的磁场。这样在空间中交变的 电磁场不断交替变化，波动传播，从而形成了无 线电波。
二、无线电传播的速度：
近似光速 ¾ Ｃ＝３x10８m/s
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二、频率、周期、波长的定义
频率（Frequency）：
¾ 定义：电波在单位时间（１Ｓ）内幅值大小与方
向周期性变化的次数。 ¾ 符号：Ｆ ¾ 单位：赫兹（Hz） 千赫兹（KHz） 兆赫兹（MHz） G赫兹（GHz） ¾ 换算关系：1000Hz=1KHz ；1000KHz=1MHz ； 1000MHz=1GHz
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小结： 1. 麦克斯韦电磁场理论： 变化的磁场能够在周围空间产生电场； 变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2. 变化的磁场产生电场，变化的电场产 生磁场，变 化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离 的统一的场------电磁场。
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1.3、电磁波的产生
E E B E B E
（1）电磁波的产生：如果在空间某处发生了变化的电场，就 会在空间引起变化的磁场，这个变化的电场和磁场又会在较 远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样，变化的电场和 磁场并不局限于空间某个区域，而是由近及远向周围空间传 播开去。电磁场这样由近及远地传播，形成电磁波。 问：为什么普通的LC振荡电路不能有效地发射电磁波？ C