Передача информации с помощью электромагнитных волн кратко
Обновлено: 05.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Передача информации с помощью электромагнитных волн
МОУ Новокалитвенская СОШ
учитель Гиевская Людмила Ивановна
Шкала электромагнитных волн
Радиоволны
СВЧ излучения
Инфракрасное излучение
Видимый свет
Ультрафиолетовое излучение
Рентгеновское излучение
Гамма - излучение
Низкочастотные излучения
Низкочастотное (НЧ) излучение
Сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение
(микроволновое излучение)
Дело было в США в далеком 1945 году. Инженер компании Raytheon, специализировавшейся на производстве военной техники, Перси Спенсер (Percy Lebaron Spencer, 1894–1970) испытывал сконструированный им излучатель сверхвысокочастотных волн, предназначавшийся для радара ПВО. Опустив руку в карман, он с изумлением обнаружил вместо шоколадного батончика некую пастообразную массу. Выходило, что волны разогрели батончик. Кукурузные зерна, расположенные исследователем перед излучающей антенной, мгновенно превратились в попкорн. А яйцо, подвергнутое облучению мощностью 10 кВт, так и вовсе взорвалось. Правда, его содержимое не забрызгало Спенсера, поскольку он ловко спрятался за спины коллег, которых он пригласил на демонстрацию чудесных свойств микроволн. Меняющееся электромагнитное поле индуцирует внутри готовящейся еды вихревые токи, их называют ещё токами Фуко. А поскольку пища по большей части хотя и проводит ток, но обладает большим электрическим сопротивлением, то и токи Фуко внутри нее быстро превращаются в тепло.
Гамма-излучением называют электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными ядрами и возникающее при взаимодействии элементарных частиц.
Организм человека также является источником электрических и магнитных полей. Каждому органу присущи свои электромагнитные поля. В течение жизни поле человека постоянно меняется.
Наиболее совершенный прибор для определения электромагнитных полей человека – энцефалограф. Он позволяет точно измерить поле в разных точках вокруг головы и по этим данным восстановить распределение электрической активности в коре мозга.
С помощью энцефалографа врачи диагностируют многие заболевания
В 1904 году англичанин
Джон Амброз Флеминг (John Ambrose Fleming)
разработал первый вакуумный диод (лампа Флеминга) и применил его в качестве детектора в радиоприемниках.
сотовый радиотелефон
Сам сотовый телефон назывался Dyna-Tac.
Это была трубка весом около 1,15 кг и размерами 22.5х12.5х3.75 см.
На передней панели было расположено 12 клавиш, из них 10 цифровых
и две для отправки вызова и прекращения разговора.
"Между прочим если Вы не знали, самый
первый сотовый телефон был изобретён
и выпущен компанией Motorola,именно благодаря
компании Motorola и её, в то время, инженеру
Мартину Куперу
Пейджер (приемник персональной радиосвязи )
И это ещё не придел!
Сегодня наряду с привычной сотовой связью существуют так называемые системы профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР) (Professional Mobile Radio — PMR), или транкинговой подвижной радиосвязи. Они занимают свой сектор рынка оборудования мобильной связи для корпоративных пользователей, различных ведомств и социальных служб, выполняя функции, необходимые именно этим пользователям.
Спектр электромагнитных волн
Тест
1. В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?
1. Электрон движется равномерно и прямолинейно.
2. Электрон движется равноускоренно и прямолинейно.
3. Электрон движется равномерно по окружности.
Ответы: А. только 1 Б. только 2 В. только 3
Г. 1, 2, 3 Д. 2 и 3
2. Возникает ли электромагнитное излучение при торможении электронов?
Ответы: А. нет Б. да
3. Какие из перечисленных ниже излучений обладают способностью к дифракции на краю препятствия?
Ответы:
А. Радиоволны Б. Видимое излучение
В. РентгеновскоеГ. Все кроме рентгеновского
Д. Все выше перечисленные излучения
4. Какие свойства будут обнаруживать электромагнитные волны следующих диапазонов, падая на тело человека?
1. Радиоволны 2. Рентгеновского диапазона
3. Инфракрасного диапазона 4.Ультрафиолетого диапазона.
Ответы: А. Вызывают покраснение кожи. Б. Нагревают ткани.
В. Почти полностью отражаются Г. Проходят через мягкие ткани
5. Какой вид электромагнитных волн имеет наименьшую частоту?
Ответы: А. Рентгеновское Б. Ультрафиолетовое
В. Видимый свет Г. Инфракрасные Д. Радиоволны
Формула скорости электромагнитной волны
Решите задачу
на применение соотношения волнового движения
В 1897 г. русский физик П.Н. Лебедев получил электромагнитное излучение с длиной волны 6 мм. Вычислить частоту и период такой волны.
На этом уроке мы познакомимся с вкладом Александра Степановича Попова в развитие радиотелефонной связи. Введем в рассмотрение понятия модуляции и детектирования.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Принцип радио-телефонной связи. Простейший радиоприемник"
«Радио: средство массовой информации,
Уолт Стритифф
В данной теме поговорим о принципах радиотелефонной связи и рассмотрим устройство простейшего радиоприемника.
Впервые электромагнитные волны экспериментально получил, передал на расстояние (правда, в пределах стола) и принял Генрих Герц. В качестве колебательных контуров он использовал так называемые диполи (или вибраторы) Герца: два стержня с шариками, между которыми был оставлен определенный зазор. К шарикам от индукционной катушки подводили достаточно высокое напряжение, и между ними проскакивала искра и в пространстве возникало электромагнитное поле, а, следовательно, и электромагнитная волна. Приемник был сделан аналогичным образом, только расстояние между шариками было уменьшено. Герц наблюдал электромагнитные колебания по искоркам, проскакивающим между проводниками приемного вибратора.
Опыты Герца показали, что с помощью электромагнитных волн можно отправлять и принимать сигналы, но все это делалось на малом расстоянии, в пределах стола лаборатории. Проведя важный для науки эксперимент, Герц не увидел практической ценности использования электромагнитных волн и даже сам отрицал возможность их применения.
Однако эти опыты заинтересовали физиков всего мира. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель высшего учебного заведения в Кронштадте Александр Степанович Попов, создавший в апреле 1895 года первый в мире радиоприемник, в котором прием сигналов регистрировался с помощью электрического звонка.
Схема передатчика Попова довольно проста — это колебательный контур, который состоит из индуктивности (вторичной обмотки катушки), питаемой батареи и ёмкости (искрового промежутка). Если нажать на ключ, то в искровом промежутке катушки проскакивает искра, вызывающая электромагнитные колебания в антенне. Антенна является открытым вибратором и излучает электромагнитные волны, которые, достигнув антенны приемной станции, возбуждают в ней электрические колебания.
Попов включил когерер в цепь, содержащую источник тока и звонок, молоточек которого при действии звонка мог ударяться по резиновой трубке. Когда сопротивление когерера велико, сила тока, постоянно идущего в цепи недостаточна для притяжения якоря в реле. С появлением электромагнитной волны сопротивление когерера падает, сила тока в цепи увеличивается, якорь реле замыкает цепь электромагнита, включенного параллельно цепи когерера, и молоточек звонка сигнализирует о приходе волны. При этом цепь электромагнита размыкается, и молоточек ударяет по когереру. Сопротивление его резко увеличивается, и реле размыкает цепь звонка.
А уже в 1898 году Александр Степанович осуществил радиосвязь между двумя кораблями на расстояние 5 км.
В 1899 году его ученик Петр Николаевич Рыбкин обнаружил возможность приема радиотелеграфных сигналов на слух. Вскоре после этого Попов сконструировал первый специальный радиоприемник и тем самым положил начало развитию радиотелефонной связи.
Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же.
Вообще радиосвязь представляет собой довольно сложный процесс. Поэтому мы рассмотрим лишь наиболее общие принципы одного из ее видов — радиотелефонной связи, т.е. передачи звуковой информации с помощью электромагнитных волн.
Радиопередачи стали возможны после создания генератора незатухающих колебаний. При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне с помощью микрофона превращаются в электрические колебания той же формы. Трудность передачи звукового сигнала состоит в том, что для радиосвязи необходимы колебания высокой частоты, а колебания звукового диапазона — это низкочастотные колебания, для излучения которых невозможно построить эффективные антенны. Поэтому колебания звуковой частоты приходится тем или иным способом накладывать на колебания высокой частоты, которые уже переносят их на большие расстояния.
Под воздействием модулированных высокочастотных колебаний в передающей антенне возникает переменный ток высокой частоты. Этот ток порождает в пространстве вокруг антенны электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн и достигает антенн радиоприемников.
Радиоприемное устройство предназначено для приема информации, передаваемой с помощью электромагнитных волн, излучаемых передающей антенной радиопередатчика.
Радиоприемное устройство содержит следующие основные элементы: приемная антенна, которая служит для улавливания электромагнитных колебаний. Резонансный контур, настраиваемый на определенную частоту, который из множества принятых антенной сигналов выделяет полезный сигнал. В резонансном контуре в результате резонанса происходит увеличение амплитуды напряжения принятых колебаний. Однако при этом дополнительная высокочастотная энергия не создается и мощность принятого сигнала не возрастает. Более того, она даже несколько уменьшается из-за неизбежных потерь энергии на активном сопротивлении входной цепи. Мощность принятого сигнала исключительно мала. Поэтому в усилителе высокой частоты повышается напряжение принятого сигнала и увеличивается его мощность. Детекторный каскад, в котором усиленный модулированный высокочастотный сигнал преобразуется и из него выделяется модулирующий сигнал, несущий передаваемую информацию. Следовательно, детектирование — это процесс, обратный модуляции. В качестве детектора используют приборы с нелинейной характеристикой — электронные лампы и полупроводниковые приборы. Выделенное в детекторном каскаде модулирующее напряжение низкой частоты мало и его усиливают в усилителе низкой частоты. После усиления низкочастотный сигнал поступает на громкоговоритель.
В телевидении используются более высокие (порядка миллиарда герц) несущие частоты. Телевизионные радиосигналы могут быть переданы только в диапазоне ультракоротких (метровых) волн. Такие волны распространяются обычно лишь в пределах прямой видимости антенны. Поэтому для охвата телевизионным вещанием большой территории необходимо размещать телепередатчики чаще и поднимать их антенны выше. Так, например, Останкинская телевизионная башня в Москве высотой 540 метров обеспечивает уверенный прием телепередач в радиусе 120 километров.
Зона уверенного приема телевидения непрерывно увеличивается в связи с появлением и использованием ретрансляционных спутников.
Получение цветного изображения осуществляется за счет передачи видеосигналов, несущих компоненты изображения, соответствующие основным цветам спектра красному, зеленому и синему.
В настоящее время различные средства связи развиваются и совершенствуются в уже освоенных областях, а также находят и новые области применения. Еще совсем недавно междугородняя телефонная связь осуществлялась только по воздушным линиям связи. На ее надежность влияли грозы и возможность обледенения проводов. В настоящее же время широко применяются кабельные и радиорелейные линии, сотовая мобильная связь, повышается уровень автоматизации связи.
Успехи в области космической радиосвязи позволили создать систему связи, названную "Орбита". В этой системе используются ретрансляционные спутники связи.
Спутники связи серии "Молния" запускаются на сильно вытянутые орбиты. Период их обращения составляет около 12 часов. Созданы мощные и надежные системы, обеспечивающие телевизионным вещанием районы Сибири и Дальнего Востока и позволяющие осуществить телефонно-телеграфную связь с отдаленными районами страны.
Новые спутники связи серии "Радуга" запускаются на орбиту радиусом около 36000 км. На этой орбите период обращения спутника равен 24 часам, поэтому спутник все время находится над одной и той же точкой поверхности Земли. Совершенствуются и находят новые применения и такие сравнительно старые средства связи, как телеграф и фототелеграф. О размахе, который получила передача неподвижных изображений по фототелеграфу, можно судить по таким цифрам: в год по фототелеграфу передается до 70 тысяч газетных полос, с которых печатается свыше 3 миллиардов экземпляров газет.
Основные выводы:
– Радиосвязь — это процесс передачи и приема информации с помощью электромагнитных волн.
– Амплитудная модуляция — это процесс изменения амплитуды высокочастотных колебаний с частотой, равной частоте звукового сигнала.
С помощью электромагнитных волн можно передавать речь, музыку другие звуки и сигналы на расстояние.
Радиосвязь – передача информации с помощью электромагнитных волн.
Важным принципом радиосвязи является использование модуляции (амплитудной или частотной) под действием сигнала, несущего информацию, например, звукового.
Так можно изобразить схему радиопередатчика:
Электромагнитные колебания звуковой частоты не способны излучаться антенной. Поэтому для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания.
Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или как говорят, модулируют с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
Так выглядит схема радиоприемника:
В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания. Этот процесс называется детектированием (демодуляцией).
Полученные в результате детектирования колебания соответствуют тем звуковым колебаниям, которые воздействовали на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.
Радиоприемник имеет колебательный контур, настроенный на частоту радиостанции, поскольку радиоприем связан с явлением резонанса.
Простейший детекторный приемник состоит из контурной катушки L, конденсатора настройки переменной емкости С, полупроводникового диода D, конденсатора С1 (фильтр), телефона.
Приемник работает исключительно за счет энергии электромагнитных волн. Поэтому высокие требования предъявляются к антенне А и заземлению приемника. Так как выходная мощность приемника невелика, то прием возможен только на головной телефон.
Радиосвязь – передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Источник – переменный ток частоты от 2 · 10 4 Гц до 10 9 Гц ( λ =0,3 м – 1,5 · 10 4 м)
Вида радиосвязи (отличаются типом кодирования передаваемого сигнала):
радиотелеграфная связь ( осуществляется путем передачи сочетания точек и тире, кодирующего букву алфавита в азбуке Морзе) ; радиотелефонная связь ( передача подобной информации только для приема конкретным абонентом. При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические
колебания той же формы ); радиовещание ( передача в эфир речи, музыки, звуковых
эффектов с помощью электромагнитных волн) ; телевидение ( В основе телевизионной передачи изображений лежат три физических процесса: Преобразование оптического изображения в электрические сигналы; Передача электрических сигналов по каналам связи; Преобразование переданных электрических сигналов в оптическое изображение) ; ЦВЕТНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ позволяет передавать и воспроизводить цветные изображения подвижных и неподвижных объектов. Для этого в телевизионной передающей камере цветного телевидения изображение разделяется на 3 одноцветных изображения. Передача каждого из этих изображений осуществляется по тому же принципу, что и в черно-белом телевидении. В результате на экране кинескопа цветного телевизора воспроизводятся одновременно 3 одноцветных изображения, дающих в совокупности цветное. Первая система цветного телевидения механического типа была предложена в 1907-08 русским инженером И. А. Адамианом .
радиолокация ( обнаружение и определение точного местоположения об ъектов с помощью радиоволн) .
Отличаются типом кодирования передаваемого сигнала.
Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро меняющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.
Вывод : Принцип радиосвязи заключается в том, что электрический ток высокой частоты , созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле , которое распространяется в виде электромагнитной волны. Трудность передачи звукового сигнала состоит в том, что для радиосвязи необходимы колебания высокой частоты , а колебания звукового диапазона — низкочастотные колебания , для излучения которых невозможно построить эффективные антенны.
Звук - Микрофон (УНЧ) - Модулятор- (У ВЧ) - Передающая антенна ---- ЭФИР --- Приемная антенна (УВЧ) - Детектор (У НЧ)- Динамик
З адающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой
частоты (несущая частота более 100 тыс.Гц).
Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические
Модулятор изменяет по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с
помощью электрических колебаний низкой частоты.
Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощность высокочастотные
и звуковые (низкочастотные) колебания.
Передающая антенна излуч ает м одулированные электромагнитные волны.
Читайте также: