15通信技术简介

第十五讲 怎样传递信息 ———通信技术简介

一、电磁波

1、电磁波的产生：电流的迅速变化在周围的空间产生电磁波。

2、电磁波的传播：

（1）电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播。电磁波的传播不需要介质。

（2）电磁波在真空中的传播速度与光速相同。

3、波的传播速度与波的频率、波长的关系：

①邻近的两个波峰（或波谷）间的距离是一定的，这个距离叫做波长。

②一秒内振动的次数，叫做频率。频率的单位：赫兹，简称赫，符号Hz

③一秒内波的传播距离定义为波速，所以有：

波速=波长×频率。 c f λ=

4、无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百兆赫的那一部

分，叫做无线电波。

二、广播和电视

1、音频、视频和射频信号 调制

（1）音频信号：由声音转换成的电流为音频信号。他的频率跟声音的频率相同。

（2）视频信号：由图像转换成的电流为视频信号。

（3）射频信号：频率很高的振荡电流能够产生电磁波向外界空间发射，这种电流称为射频

信号。

（4）调制：把音频信号和视频信号加载到更高频率的蛇频信号上的过程称为调制。

2、无线电广播的发射和接收：(以短波调幅广播为例)

（1）发射过程

（2）接收过程

波 段 波 长 频 率 主要用途 长 波 30000--3000m 10—100kHz 超远程无 线电通信 中 波 3000—200m 100--1500kHz 无线电广播 和电报 中短波 200—50m 1500--6000kHz 短 波 50—10m 6—3MHz 微 波 米 波 10—1m 30--300MHz 无线电广播、 电视、导航

分米波 10—1dm 300--3000MHz 电视、雷达、 导航

厘米波 10—1cm 3000--30000MHz

毫米波 10—1mm 30000-300000MHz

852.9979245810/310/c m s km s

=⨯≈⨯调制器 话筒 天线 声音信号 电信号 加载到高 频载波上 发射出去 调谐器 扬声器 各种电磁波 特定频率 取出音频 声音

天线

电子

电路

3、电视的发射和接收

4、模拟信号

（1）概念：声音转换成信号电流时，信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫模拟信号。使用这种通信方式叫模拟通信。

（2）特点：模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息。

目前广播、电视中的声音和图像使用的都是模拟信号。

5、数字信号

（1）概念：用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号。如用“·”和“—”

的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉字，于是一系列点和画组成的信号就代表一个完整的句子，这种通信方式叫数字通信。

（2）特点：通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。

CD盘、VCD盘和计算机软件光盘上记录的都是数字信号。

6、现代通信技术及发展前景

（1）移动通信：

移动电话是由电磁波传递信息

．．．．．．．．．，可以在任何地方使用。它既是一个发射机

．．．又是一个接收

机．。由于它发射功率小，因此和其他用户的通话要靠基地台

．．．和交换中心

．．．．转接。

固定电话须用电话线连接到电信局的交换机

．．．上。

常用的移动通信设备：手机、小灵通、寻呼机、对讲机、小型电台等。

（2）网络通信：

网络———把许多计算机通过一定的硬件和软件连接起来，就成为网络。

局域网———一个区域内的若干台计算机接到交换机和服务器上，就组成了局域网。

互联网———世界上最大的计算机网络。通过互联网传送的电子邮件不仅有文字，还有图像和声音。通过互联网还可以实现可视电话。

（3）光纤通信：

①激光---颜色非常纯、方向高度集中的光。

②光缆---光导纤维是很细的玻璃丝，通常由数条光纤一起敷上保护层制成光缆。

③光纤通信的原理：利用激光在光导纤维里传播，激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，把携带的信号传到远方。（激光在光导纤维里发生了全反射）

④光纤通信的优点:光在光导纤维中传输损耗很小，可长距离传输，光纤通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。

（4）卫星中继通信：

卫星通信使用微波，其特点是容易向光波那样集束和沿着直线传播。

地面发射的微波信号穿过大气层，经卫星接收并处理后再发回地球，实现卫星通信。通信卫星相当于微波通信的中继站，它是相对于地球静止的同步卫星。

地球周围均匀配置三颗同步卫星就可以实现全球通信。

考题选讲

例1、雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方

向发射电磁波(电磁波在空气中的传播速度是3×108m ／s)，当遇到障碍物

时要发生反射。雷达在发射和接收反射回来的电磁波时，在荧光屏上分别

呈现出一个尖形波。如果雷达监视屏上显示的发射和接收的尖形波如图

15-1所示，已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为1O -4s ，则被监

视目标与雷达的距离最接近 （ ） A ．4.5×104m B ．6×104 m C ．9×104 m D ．1.2×105 m

分析与解 图中显示的是雷达在发射和接收反射回来的电磁波时的

两个尖形波，两个尖形波相隔4格，由于相邻刻线间表示的时间间隔为1O -4s ，所以从发射到

接收反射回来的电磁波的时间为4×10-4s ，则电磁波从发射到遇到障碍物的时间应为2×10-4

s ，目标与雷达间的距离为S =vt =3×108m ／s ×2×104 s=6×104 m 。

因此正确答案是B 。

点评 本题是关于电磁波的反射及速度公式的一道综合性试题，关键是要正确求出电

磁波从发射到遇到目标的时间，然后根据公式S =vt 求解。

例2、有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊

材料，这种材料能够 （填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它

的表面制成特殊形状，这种形状能够

（填“增强”或“减弱” ）电磁波反射回雷达设备。

分析与解 “隐形飞机”要防止雷达发现，就必须改变外形结构，减少飞机上对雷达

波的强反射面。而且隐形飞机机身主要用吸波材料制成，以减弱对电磁波的反射。因此正确

答案是增强，减弱。

点评 本题考查的是关于隐形飞机的基本原理，属于知识的应用，要求有一定的课外

知识。

例3 电磁波的波速，波长和频率的关系是c= ，电视机收到的电磁波的频率是

100MH Z ，则它的波长是 m 。

方法点拨：电磁波的波速（c ），波长（λ）和频率（f ）的关系是c=f λ，因此，

波长λ= c/f=3×108m ÷（100×106）H Z =3 m

解答：c=f λ 3 m

例4雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方向发射电磁波(电磁波

在空气中的传播速度是3×108m ／s)，当遇到障碍物时要发生反射。雷达在发射和接收反射

回来的电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖

形波。如果雷达监视屏上显示的发射和接收的尖形波如图15-1所示，已知雷达监视屏上相邻

刻线间表示的时间间隔为1O -4s ，则被监视目标与雷达的距离最接近

（ ）

A ．4.5×104m

B ．6×104 m

C ．9×104 m

D ．1.2×105 m

方法点拨： 图中显示的是雷达在发射和接收反射回来的电磁波时的两个尖形波，两个

尖形波相隔4格，由于相邻刻线间表示的时间间隔为1O -4s ，所以从发射到接收反射回来的电

磁波的时间为4×10-4s ，则电磁波从发射到遇到障碍物的时间应为2×104 s ，目标与雷达间

的距离为S =vt =3×108m ／s ×2×104 s=6×104 m 。

解答：正确答案是

B

图15-1