无线电广播发射原理(1)
- 格式:doc
- 大小:9.96 MB
- 文档页数:13
无线电工作原理
无线电通信是利用无线电波进行信息传输的一种技术。
其工作原理主要涉及电磁波的发射、传播和接收。
发射器是无线电通信系统的核心部件之一。
它将待传输的信息转换为高频电信号,并通过天线将电信号转换为电磁波信号发射出去。
发射器的主要组成部分有调制电路和调制器。
调制电路负责对待传输的信息信号进行调制,即将信号同高频载波信号相结合。
调制器将调制后的信号与高频震荡信号相乘,得到频率为无线电信号的输出信号。
发射的无线电信号将通过空间传播到接收处。
在传播过程中,无线电波会通过空气、云层、建筑物等物体传播,遇到障碍物时会发生衰减和散射。
同时,由于电波会被地球表面反射和绕射,因此在较远的传输距离上依然能够接收到信号。
接收器是无线电通信系统的另一个重要组成部分。
它通过天线接收发射器发射的无线电信号,并将其转换为与原始信息信号相匹配的电信号。
接收器的主要组成部分有解调器和解调电路。
解调器负责从接收到的信号中分离出原始信息信号,解调电路则将解调后的信号进行放大和整形,恢复出原始信息。
总体来说,无线电工作的基本原理是通过将待传输的信息信号转换为无线电信号,并通过发射器发射出去。
接收器接收到这些信号后,将其转换为与原始信息信号相匹配的电信号,从而实现信息的传输。
九年级下第二十一章信息的传递导学案第一节现代顺风耳—电话【学习目标】1.了解电话的结构工作原理。
2.了解电话交换机的作用。
3.了解模拟通信和数字通信的区别。
【学习重点】1.电话是怎样把信息传递到远方的及电话交换机的用处。
2.模拟通信和数字通信的基本区别。
【学习难点】了解电话交换机的应用。
【学习过程】一、课前预习。
1.电话的结构:___________,_____年发明了电话,最简单的电话由______和____组成。
2.电话交换机的作用是3.信号可分为_________和_________两类。
二、课堂自主学习。
1.电话的结构:(1)话筒:把____信号转化为____信号。
工作原理:话筒中有一个装着____的小盒子,当对着话筒讲话时,膜片时紧时松地____,它的_____随之改变,流过碳粒的_____也相应改变,于是就形成了随声音变化的_____。
(2)听筒:把____信号转化为______信号。
工作原理:听筒内有一个_____,磁铁上绕着____,磁铁吸引一块____,传入听筒的电流流过,由于电流的_____不断变化,对膜片的作用也不断变化,使_____振动,在空气中形成_____,这样就把____信号变成了_____信号。
2.电话交换机:电话交换机的作用是3.模拟信号与数字信号:(1)模拟信号:信号电流的_____、与声音的______、_____完全一样,模仿声信号的电信号。
缺点:在传输、放大、加工的过程中易失真,从而使传递的信息发生变化。
(2)数字信号:利用_____来代表_____信息的____信号。
特点:一般只有两个数字。
三、能力展示提升。
1.1876年________发明了电话,最简单的电话由________和________组成,在电话的一端________把声音变成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方。
在另一端,电流使________的膜片振动,携带信息的电流又变成了声音。
2.电话之间是通过电话交换机来________,一个地区的电话都接到同一台交换机上,每部电话都编上________。
(
(
((
例:已知基站处天线增益为10dB, 发射功率为10W, 移动台接
路径损耗:表示信号衰减,定义为有效发射功率和接收功(1)远场预测
的天线的远场
S偏振P偏振
上述两种情况下,对于理想导体界面有:
S偏振:反射电场与入射电场大小相等,相位连续。
P偏振:反射电场与入射电场大小相等,相位相差半个波长。
(
不同无线环境下的路径损耗指数:
数正态分布,即
)
参考距离d0、路径损耗指数n和标准方差 ,系统地描述了具有特定距离的位置的路径损耗模型。
该模型可用于无线系统设计和分析过
为 处的接收功率,
为使用路径损耗模型对 的估计值。
那么测量与估计值的均方差之和为 ∑
,使该值最小。
)利用(*)式计算 : = 10nlog /
=-3n, =-10n, =-14.77n
=6525-2887.8n+327.15n 2
距离处,载波频。
第二十一章信息的传递(知识清单)第1节现代顺风耳——一、电流把信息传到远方1. 的结构及工作原理最简单的由和组成。
为了完成通话,话筒和听筒之间要连上一对线。
话筒把声音转换成变化的,电流沿着导线把信息传到远方。
在另一端,电流使听筒的膜片,携带信息的电流又转换成了。
话筒听筒(1)话筒①主要组成:和等。
②作用:把信号变成信号(即变化的电流)。
③工作原理:当人对着话筒讲话时,声波使膜片振动,膜片忽松忽紧地挤压碳粒,电阻随之发生变化,在电路中产生随声音振动而变化的电流,话筒相当于一个可变电阻器。
(2)听筒①主要组成:、。
②作用:把信号还原成信号。
③工作原理:当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时,电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化,使膜片振动起来,产生和对方说话声音相同的声音,把电信号转换为声信号。
2. 机工作电路图同一部中,话筒和听筒是的;两部中(对方的),话筒与对方的听筒是的,对方的话筒与自己的听筒是的(均选填“串联”或“并联”)。
二、交换机1. 交换机的作用交换机的作用:减少线的,提高线路的。
便于通话时接通,通话完毕断开。
交换机交换机的连接2. 交换机的连接(1)一个地区的都接到同一台交换机上,每部都编上号码。
使用时,交换机把需要通话的两部接通,通话完毕再将线路断开。
(2)如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干线,这样两个不同的交换机的用户就能互相通了。
例如:北京地区交换机的编号(即区号)010,上海地区交换机的编号(即区号)021。
使用时,交换机把需要通话的两部接通,通话完毕再将线路断开。
3. 交换机的发展(1)早期的交换机是依靠话务员操作来接线和断线的,工作效率低,劳动强度大。
(2)1891年出现了交换机,它通过电磁继电器进行接线。
(3)现代的程控交换机利用了技术,只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序,电脑就能“见机行事”,能按用户所拨的号码自动接通话机。
4. “占线”的原因打时,有时出现“占线”现象。
无线电通信用的什么原理无线电通信的原理是利用无线电波来传输信息。
无线电波是一种特殊的电磁波,能够在空间中传播。
无线电通信利用这种电磁波,通过调制和解调的方式将信息从发送方传输到接收方。
无线电通信的原理可以分为三个主要部分:发送器、信道和接收器。
发送器负责将要传输的信息转换成适合无线电传输的信号,然后通过天线将信号转化为无线电波并发射出去。
信道是指无线电波在空间中传播的路径,它可能经过空气、水等介质,还可能受到反射、绕射、衍射等现象的影响。
接收器则负责接收到的无线电波进行解调,将其转换为原始的信息信号。
在发送器中,最常用的调制方式是振幅调制(AM)和频率调制(FM)。
振幅调制是通过调整信号的振幅来改变无线电波的特性,从而将信息编码到波形中。
而频率调制则是通过调整信号的频率来改变波形,并将信息编码到其中。
在数字通信中,还有更高级的调制方式,如相位调制(PSK)和四进制相移键控(QPSK)等。
在信道中,无线电波会受到多种干扰的影响。
随着传播距离的增加,无线电信号会逐渐衰减,因此需要使用功率放大器来增强信号强度。
此外,信号还可能会受到多径效应的影响,即信号经过多个路径传播,到达接收器时会叠加在一起,并导致信号畸变。
为了降低这种影响,可以使用天线的定向性来选择特定的路径,或者使用自适应均衡器来抵消多径效应。
在接收器中,主要的任务是将接收到的无线电波进行解调,还原出原始的信息信号。
解调的方式与调制方式相反,通过检测信号的振幅、频率或相位来还原信息。
接收器中还需要对信号进行放大和滤波,以增强信号强度并去除噪声。
为了提高接收性能,还可以使用自动增益控制(AGC)和频率同步等技术,以确保信号质量和稳定性。
总之,无线电通信利用无线电波的特性来传输信息。
通过调制和解调的方式,将信息编码到波形中,然后通过发送器发射出去。
无线电波在信道中传播,可能受到干扰和衰减的影响。
接收器负责接收信号并进行解调,将其转换为原始的信息信号。
一、选择题1.下列说法正确的是A.物体的速度越大,其惯性越大B.电磁波不能在真空中传播C.摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到了另一个物体D.磁感线是磁场中真实存在的曲线2.如图所示,在建国60周年期间,各地群众通过多种方式了解国庆大阅兵的信息.下列各种信息传递方式中,运用电磁波传递信息的是()A.声呐和无线电广播电视B.卫星通信和光纤通讯C.有线电话和无线电广播电视D.两人之间面对面相互交谈3.关于信息、能源和材料,下列说法正确的是A.无线电广播、卫星电视、移动电话都是靠电磁波传递信息的B.在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天,人类特别重视化石能源的利用C.光纤通信利用电信号传递信息D.光伏电池和DVD光碟都应用了磁性材料4.物理与生活密切相连,下列生活实例用物理现象解释错误的是A.琴师用松香擦二胡弓弦----减小摩擦B.蓝牙技术----电磁波原理C.风扇扇叶下有很多灰尘----摩擦起电现象D.用吸管吸饮料----大气压强现象5.下列关于新材料及信息传递的说法中,正确的是A.超导体主要用于制作电饭锅等电热器B.半导体可用来制作LED灯的发光二极管C.移动电话(手机)利用超声波传递信息D.卫星通信与光纤通信是现代通信的两种方式,前者利用了电磁波,后者没有6.在某次春晚上,一歌星的歌曲通过电视、网络等媒体迅速传遍了神州大地.下列说法正确的是A.传输信号的是电磁波,歌星的音调越高,波速就越快B.从收音机中能听到唱歌,说明声波也属于电磁波C.话筒的作用是将声音信号转化成变化的电信号D.为减少电磁污染,可以采用超声波通过卫星进行现场直播7.关于声和电磁波,下列说法正确的是A.声和电磁波都能在真空中传播B.敲鼓时鼓面振动的幅度越大音调越高C.声音的音调与发声体的振动频率有关D.医生用B超观察胎儿的发育情况是利用电磁波工作的8.下列关于地球同步通信卫星的说法中,错误的是()A.同步卫星处于平衡状态B.同步卫星的机械能守恒C.同步卫星相对于地球静止D.同步卫星使用微波进行通信9.关于电磁波与信息技术,下列说法正确的是( )A.手机只能接收电磁波,不能发射电磁波B.声呐是利用电磁波来探测鱼群的C.电磁波在真空中的传播速度为3.0×105km/sD.卫星通信没有利用电磁波传递信息10.手机已进入千家万户,手机传递信息是利用了()A.电磁波B.次声波C.超声波D.紫外线11.现将一部手机悬挂在密封的玻璃罩内,拨通手机发现手机发出铃声和闪烁的光;逐渐抽出玻璃罩内的空气,发现铃声逐渐变弱直至消失而闪烁的光依然存在;再让空气逐渐进入玻璃罩内,发现铃声逐渐变强并仍然有闪烁的光。
【无线电的发射和接收】一、无线电通信的发送和接收过程广播节目的发送是在广播电台进行。
广播节目的声波,经过电声器件转换成声频电信号,并由声频扩大器扩大,振荡器产生高频等幅振荡信号;调制器使高频等幅振荡信号被声频信号所调制;已调制的高频振荡信号经扩大后送入发射夭线,转换成无线电波辐射出去。
无线电广播的接收是由收音机实现的。
收音机的接收夭线收到空中的电波;调谐电路选中所需频率的信号;检波器将高频信号还原成声频信号(即解调);解调后得到的声频信号再经过扩大获得足够的推动功率;最后经过电声转换还原出广播内容。
直放式收音机框图载波:高频等幅信〔运载音频信号〕号。
什么是调幅波?什么是调频波?使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。
经过调幅的电波叫调幅波。
它坚持着高频载波的频率特性,但包络线的形状则和信号波形相似。
调幅波的振幅大小,由调制信号的强度决定。
调幅波用英文字母AM表示。
使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。
已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定,变化的周期由调制信号的频率决定。
已调波的振幅坚持不变。
调频波的波形,就像是个被压缩得不均匀的弹簧,调频波用英文字母FM表示。
二、超外差收音机的工作原理收音机的任务是从许多电台发射的高频信号中选出想收听电台的信号加以检波和扩大,并把它还原成声音。
因此一台收音机必需具备输入调谐电路、检波电路和扩大电路。
〔一〕直放式收音机如果从天线经输人调谐电路传来的高频信号,在检波以前不改变原来的频率,而直接送到高频扩大器扩大,这叫做“直接扩大式收音机〞。
其缺点是对各种频带扩大作用不均匀,整灵巧敏度不高、选择性不佳。
为解决这些问题,研制了超外差式收音机。
〔二〕超外差式收音机收音机把接收到的电台信号、本机振荡信号同时送入变频管进行混频,并始终坚持本机振荡频率比外来信号频率高465KHz,通过选频电路取两个信号的“差频〞进行中频扩大。
再将这个固定的中频信号经中放、检波、低放、功放推动扬声器发声。
第二十一章信息的传递第一节:现代顺风耳——电话1、电话——1876年美国发明家贝尔发明了第一部电话(1)基本结构:主要由话筒和听筒组成。
(2)工作原理:话筒把声信号变成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方,在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又变成了声音。
(话筒把声信号转化为电信号;听筒把电信号转化为声信号)2、电话交换机为了提高线路的利用率,人们发明了电话交换机。
3、模拟通信和数字通信模拟信号: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做模拟信号,使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。
数字信号:用不同符号的不同组合表示的信号叫做数学信号,使用数学信号的通信方式叫做数字通信。
模拟信号容易失真;数字信号抗干扰能力强,便于加工处理,可以加密。
在电话与交换机之间一般传递模拟信号,在交换机之间传递数字信号。
第二节:电磁波的海洋电磁波的产生——导线中电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波。
电磁波可以在真空中传播,不需要任何介质。
电磁波在真空中的波速为c,大小和光速一样, c=3×108m/s =3×105km/s电磁波波速、波长λ和频率f 的关系:(1)波长:电流每振荡一次电磁波向前传播的距离叫做波长,用λ表示,单位是m 。
波长表示相邻两个波峰之间的距离,或相邻两个波谷之间的距离。
(2)频率:一秒内电流振荡的次数交频率,用f 表示,单位是赫兹(Hz ),比赫兹(Hz )大的还有千赫(kHz )、兆赫(MHz )。
1 MHz=103 kHz 1 kHz=103 Hz 1 MHz=106 Hz(3)波速:一秒内电磁波传播的距离,用c 表示,单位是m/s 。
(4)波长、频率和波速的关系c=λf λ=c f f =c λ。
(5)电磁波的波长λ与频率f 成反比。
电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分,叫做无线电波(无线电技术中使用的电磁波)。
广播电视原理
广播电视原理是指利用无线电波进行传送和接收音频和视频信号的技术。
它包括了广播和电视两个方面。
广播原理基于调频(FM)或调幅(AM)调制,通过无线电
波将音频信号发送到接收设备。
首先,音频信号被传送到调制器,然后通过调制器将其转换为高频信号。
这个高频信号会经过功率放大器进行增强。
然后,高电压信号通过天线发射出去,这样人们就能在一定范围内收听到广播。
接收方面,接收器会通过天线捕捉到广播信号,并送入解调器进行解调,将信号转换回原始的音频信号,然后通过扬声器播放出来。
电视原理与广播原理类似,不同之处在于它需要传输音频和视频信号。
首先,视频信号被传送到调制器,利用模拟调制技术将其与音频信号一起调制到高频信号上。
接着,信号会经过功率放大器进行增强,然后通过天线发射出去。
接收器捕捉到电视信号后,利用解调器分离出音频和视频信号。
音频会通过扬声器播放,而视频信号则会送入显示器来展示图像。
广播电视原理的基础是无线电波传输,无线电波在空气中传播,通过调制和解调的过程将信号转换成可听和可视的形式。
无线电波的传输距离和质量受到多种因素的影响,包括传输频率、天线高度、障碍物等。
为了改进广播电视信号的传输质量,现代技术已经引入了数字化处理和卫星传输等新的方法。
总之,广播电视原理为人们提供了便捷和丰富的信息娱乐方式。
一无线电广播原理无线电是20世纪初期才发展起来的,开始人们把它用于通讯,无线电广播则是无线电的一个分支。
这一门科学技术在发明至今短短几十年的时间里,发生了翻天覆地的变化。
已经被广泛地应用在工农业生产、国防军事、交通运输、广播通讯和日常生活等各个方面。
在这本书里,我们将从无线电广播的基本原理开始,学习一些初级的无线电技术。
并指导大家用一些简单的元器件,自己组装收音机。
如果读者能够刻苦钻研,克服理论学习上的困难,一边动脑学习一边动手实践。
不但会对本书的内容感到浓厚的兴趣,而且还会对今后进一步学习无线电技术创造有利的条件。
1无线电波及其发射原理在无线电广播中我们会经常听到:“这里是××广播电台,××××千赫……”这是在告诉我们这家电台的名称和发射的无线电波频率。
我们知道:交流电每秒发生50次改变方向和大小的周期性变化。
在电学里,把电流强度随时间作周期性变化的电流叫作振荡电流。
交流电就是一种振荡电流。
振荡电流每秒周期性变化的次数叫作振荡频率。
在无线电技术里,向外发射的是高辐射能量的高频(一般在几百千赫以上)振荡电流,而每秒振荡几十次的低频振荡电流的辐射能量很低,在无线电广播技术中是不适用的。
当处于空间的导线通过高频振荡电流时,在它的周围空间就要产生不可分割的电场和磁场。
电场和磁场是统一的客观物质——电磁场的两个方面,当导线周围产生变化的磁场时,变化的磁场附近空间又会产生变化的电场;这种变化的电场又会 产生变化的磁场(如图1 1所示)。
这种不断交变着的电场和 磁场,越来越远地向周围空间传播,就形成了电磁波。
电磁波的传播速度极快,在真空或空气中的传播速度和光 速(用“c”表示)差不多,约为30万千米/秒。
在高频振荡 电流振荡一个周期的时间内,电磁场在空间的传播距离叫作电 磁波的波长(用“ ”表示)。
假定高频振荡电流的频率用 f 表示,则有:。
fc 无线电所应用的电磁波的波长范围是很广的(从几毫米到 几千米)。
并根据一定的波长范围把电磁波划分为几个波段。
表1 1:无线电波段的划分波段名称波长范围波段名称频率范围用途极长波100000米以上极低频(ELF)3千赫以下超长波100000~10000米甚低频(VLF)3~30千赫长波10000~1000米低频(LF)30~300千赫电报中波1000~100米中频(MF)300~3000千赫广播短波100~10米高频(HF)3~30兆赫电报、广播超短波10~1米甚高频(UHF)30~300兆赫广播电视导航微波 分米波10~1分米特高频(UHF)300~3000兆赫电视雷达导航 厘米波10~1厘米超高频(SHF)3~30千兆赫电视雷达导航毫米波10~1毫米极高频(EHF)30~300千兆赫雷达导航图1 1电磁波的传播过程示意图磁场 电场电场电场电场电场磁场磁场磁场不同波长的无线电波具有不同的传播特性,其用途也各不相同 (参见表1 1)。
不同波长的无线电波具有不同的特性。
例如中 波基本上是沿地表传播,受地面的吸收作用,使中波的传播距 离受到限制。
但中波的信号稳定,多用于省市以内较近距离的 无线电广播。
短波的传播主要靠地面和天空中电离层之间的反 射,虽然信号没有中波稳定,但传播距离远,多用于国际间的 无线电广播。
超短波能够穿透电离层而不被其反射,与光线的 传播性质相似,主要用于电视、雷达和近距离通讯。
我们已经知道,无线电发射靠的是高频振荡电流。
那高频 电流又是怎样产生的呢?产生高频振荡电流的电路叫作高频振荡电路,它一般是由 一个线圈(用字母L 表示)和电容(用字母C 表示)构成的回路组成,所以叫LC 振荡电路,如图1 2(a )所示。
在电路 ( a )中,电容C 经由一个开关K 和电池组并联,电池组向C 充电。
当C 充满电荷时,两极板间的电场最强,其两端的电压图1 2振荡电路中的电流变化曲线( c )( b )( a )(e )(d ) O itii CDCBKA CCCCLLLLL KKKK也最大(等于电池组的电压)。
这时开关没有把线圈接入,LC 回路呈开路状态,电路中的能量全部是电能。
当开关K扳向线圈,把电池组和电容断开,LC就构成了闭合回路。
这时电容C便通过线圈L放电,由于L的自感作用,放电电流i不能立刻达到最大值而只能逐渐增大。
在放电过程中,电容极板上的电荷逐渐减少,电场逐渐减弱。
但随着L中的电流增大,线圈中的磁场却逐渐加强。
在C放电的过程中,LC回路中的电场能被逐渐转变为线圈中的磁场能。
C放电完毕,极板上的电荷和电场全部消失,通过L中的电流达到最大值,电容C中的电场能全部转变为线圈L中的磁场能,如图1 2(b)。
在此过程中形成了振荡电流i的OA段。
随后,由于线圈L的自感作用,电流到达最大值后并不立即消失,而是逐渐减小,线圈L中的磁场也开始减弱。
磁场的变化要产生感生电流。
因此电容C又被感生电流反方向重新充电,这时,电容极板上的电荷极性和极板间的电场方向跟以前相反。
在这个过程中,L中的磁场能又被逐渐转变成为电容器中的电场能。
随着磁场的逐渐减弱,感生电流也逐渐减小。
当L中的磁场减小到零时,全部能量返回电容C,此时C极板两端的电压和极板间的电场又达到最大值,但方向和原来相反,如图1 2(c)所示。
于是形成了振荡电流i的AB段。
接着,电容器C又要通过线圈L进行放电,产生和前面放电电流方向相反的电流。
放电完毕时,电路中的磁场又再一次的全部转变成磁场能。
只是这时线圈中的磁场方向和图1 2(b)相反,如图1 2(d)所示。
这个过程形成了振荡电流i的BC 段。
而后,在线圈L的自感作用下,感生电流再次使电容C充电,线圈中的磁场能又如图1 2(e)所示,全部转化为电容器的电场能,形成了振荡电流的CD段。
这样上述电场和磁场周期性转化的过程就会反复循环地进行下去,从而在LC回路中得到周期性变化的振荡电流。
其实,在LC 振荡回路中,由于线圈导线中有电阻的存在, 必然要引起能量损失,所以振幅(振荡电流 i 的最大值)会逐 渐减小,最终导致停振。
这种振荡被称作减幅振荡或阻尼振荡, 其振荡波形如图1 3( a )。
如果能在振荡过程中适时地给LC 回路补充能量,来补偿电路上的能量损耗,那么振幅就会保持 不变。
这种振幅不变的振荡叫作等幅振荡,如图1 3( b )所示。
在无线电发射技术中,所需要的是等幅振荡,这就需要不断地 给振荡回路补充能量。
在实际电路中的做法是,从振荡回路取 出一部分振荡电流送给放大器进行放大,然后把经放大器放大 的振荡电流再补充给振荡回路,就使得振荡电路能够保持等幅 振荡。
这种放大器和LC 回路被统 称为振荡电路或振荡器,图1 4就是一个振荡电路的示意图。
由振荡器产生的高频等幅振荡电流在LC 回路中不断地使电容器C 内的电场和线圈L 内的磁场 发生转变。
由于电容器C 极板间图1 3阻尼振荡和等幅振荡iitt( b )( a )图1 4由放大器组成的振荡器 放大器LC振荡器的距离很小,线圈L 也绕成螺线管状,回路中的电场和磁场几 乎完全集中在电容器和线圈的内部。
这种振荡回路向外辐射的 电磁能量极小,是不利于向外辐射电磁波的。
通常把这种振荡 电路叫作闭合振荡电路。
为了有效地发送电磁波,就要使振荡电路中的电场和磁场尽可能地分布到周围空间,这就必须对闭合振荡电路加以变化。
把电容器的极板尺寸加大,并把极板间的距离也相应变化和增大,就会使电容器内部电场向外辐射增多。
如果继续变化,直至 把两个极板变成两条导线,一条 伸入高空成为天线,另一条埋入地下成为地线,就变成了如图1 5所示的开放式振荡电路。
开放式电路的天线和地线之间形成的分布电容替代了原来的电图1 5把LC 振荡回路变成开放式电路L CL C天线L地线图1 6用耦合的开放电路发射电磁波 天线 LC耦 合线 圈容器C,大大地增加了电场分布的空间,电场的周围又产生磁场,磁场的周围又产生电场,于是有效地把电磁波向周围空间辐射出去。
在实际的电路中,开放振荡电路的线圈是和闭合电路的线圈绕在一起的。
如图1 6所示。
振荡器LC闭合回路当中的振荡电流能有效地耦合到开放式电路的耦合线圈内,使得开放电路的线圈内产生同频率的振荡电流,这一电流被传送到天线,就向四周的空间发射了电磁波。
2无线电波的调制理论和实践证明,只有无线电波的波长和发射天线的尺寸相差不多时,才能有效地向外发射。
说话的声音、演奏的音乐是声波,它们的频率在20HZ~15000HZ之间,波长大约为15000KM~20KM之间。
可见要想制造这样高大的天线是根本不可能的。
虽然音频信号可借助空气传向四周。
但声波的传播距离很近,在距声源稍远的地方就听不到了。
把声音的变化转变成相对应的电信号(称为音频信号)虽然能够用导线传向较远的地方,但因频率过低而不能用来进行发射。
而高频率的无线电波在空间却可传播得很远很远。
如果能将高频信号作为运载工具,把音频信号装载在高频信号上,就能把音频信号通过空间传向远方了。
在无线电技术里,把载运音频信号(或其它低频信号)的高频无线电波称为载波。
把音频信号(或其它低频信号)加载到高频无线电波的过程叫作调制。
没有加载音频信号(或其它低频信号)的无线电波称为等幅波,加载音频信号以后的无线电波被叫作调制波。
用来调制载波的音频信号也叫作调制信号。
无线电广播中采用的调制方式一般是用音频电流去调制高频电流的振幅,也就是使载波的振幅随着广播的语言、音乐等音频信号的变化而变化。
这种调制方式叫作调幅。
被调制后的无线电波被叫作调幅波,其调制原理和波形如图1 7所示。
图中的( a )表示未调制前的等幅波,( b )表示音频调制信号,(c ) 表示被调制以后的调幅波。
从图中可以看出,调幅波振幅的包 络线(即振幅变化的轨迹)与音频调制信号完全一样。
除调幅以外,无线电广播采用的调制方法还有调频,它是 使载波信号的频率随着调制信号的幅度发生变化。
当调制信号 为零时,载波信号的频率为一个定值,被称作调频信号的中心 频率。
调制时,这个中心频率随着调制信号的幅度发生偏移, 如图1 8所示。
在调频波中,既反应了调制信号正负的变化,也反应了调制信号振幅的变化。
从图中还可看出,调频波是等图1 7调幅波的示意图( c )高频调幅波信号( b )低频或音频调制信号(a )高频等幅振荡信号 包络线图1 8调频波的示意图( c )高频调频波信号( b )低频或音频调制信号(a )高频等幅振荡信号 等幅幅波,不管中心频率怎样偏移,它的振幅都不改变。
由于调频 波的抗干扰能力强,频带宽,被广泛地应用于电视(伴音)和 广播。
由此可见,广播电台的广播过程就是一个调制和发射无线 电波的过程。
图1 9是一个调幅广播电台的示意图。