电磁波发射接收电路 电磁波收发装置
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电磁波的发射和接收过程?
(一)电磁波传递声音和图像信号的原理
先将信号载在电磁波上,再把载有信号的电磁波发射出去,到达接收处设法从电磁波上把信号检出来.
无线电广播和电视是利用电磁波来传递声音和图像信号的,均存在电磁波的发射和接收两个过程。
(二)电磁波的发射与接收过程
1、电磁波的发射过程
(1)由高频振荡器产生高频振荡电流
(2)把要传递的声音和图像信号变成电流信号(电信号)
(3)将振荡器产生的高频振荡电流和声音、图像的信号电流一同输入到调制器中,使高频振荡电流随着传递的声音图像信号发生相应的变化,再把这样的高频振荡电流送到发射天线,发射的电磁波就带有要传递的声音图像信号了。即所谓的将要传递的信号“加”到电磁波上.把带有信号的电磁波发射出去。
①原理:利用电磁波发送声音和图像信号的工作是由广播电台和电视台来承担的,电台中的振荡器先产生高频振荡电流,同时将声音信号变为电信号,由调制器将这个信号加载到无线电波上,通过发射机的天线将无线电波发射到空中。
②振荡器:产生高频振荡电流的装置。
③调制器:把高频振荡电流变为带有信号的高频振荡电流的装置。
2、电磁波的接收和检波
(1)用天线接收电磁波.
(2)用调谐器即收音机或电视机中选台的电路选出所需要的电信号.
(3)让高频振荡电流经过检波器,就能将要传递的声音信号和图像信号从高频振荡电流中“检”出.把声音信号和图象信号分别送到扬声器和电视机,就能听到声音和看到图像.
接收过程
①原理:声音的接收工作是由收音机来完成的,收音机的接收天线将空中载有信号的电磁波接收下来,经过调谐器的处理后,再经过检波器将声音的电信号取出来,由喇叭将电信号还原成声音。
②调谐器:是从众多频率的电磁波中选出我们需要的某一频率的电磁波,并把它变成电流的装置。
③检波器:将声音信号从高频振荡电流中取出来的装置。
(三)无线电的应用
1、无线电通信的优越性
若让声音在空气中直接传播,传播的距离非常小且无法隔离.而无线电通信将要传递的信号“加”到电磁波上,通过电磁波传到远方,收到电磁波的一方将“加”在电磁波上的信号“检”出来,解决了这两个难题.
2、传真、电视对无线电通信的利用
传真、电视的基本思想是把一幅图像分解为许多点(像素),把每个点的亮暗、颜色变成一个电信号传送出去;接收机再把信号还原成一定暗亮、颜色的点,重新组成一幅图像.
电磁波的发射与接收是怎样的?
人们坐在房间里,通过收音机、电视机能够听到、看到祖国各地乃至世界各国的新闻、娱乐节目。那么,这一切是如何实现的呢?如果我们向水面投一块石头,水面上就会有一圈圈的水波向外扩散。同样,当一根导线通过高频电流时,在它周围就产生高频磁场,而在高频磁场周围又产生高频电场,这样通过电场和磁场的交替传播,就形成了波,我们称之为电磁波。在电磁波家族中有六位成员:r射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波,它们的频率范围各不相同。
帮助人们实现千里眼、顺风耳幻想的就是电磁波家族中的重要成员——无线电波。
在电视机尚不普及的年代,人们主要是通过收音机收听广播电台的节目。重大的新闻、激烈的球赛、美妙的音乐都能传到人们的耳朵里,给人们的生活增添了不少的内容和乐趣。广播电台就是靠着无线电波传送声音信号的。
大家知道,当我们说话的时候,是靠声带的振动在空气中产生声波,此声波传播出去,使我们周围的人能听到声音。但由于声波在空气中传播时不断扩散,衰减很快,因此声波传不远。而电磁波的传播速度每秒30万公里,比声波快得多。因而电磁波中的重要成员——无线电波就担当起了运载音频信号的重任。
广播电台就是将音频信号加到无线电波上,然后发射出去的。具体做法分为两种方式:一种是使无线电波的幅度随音频信号的变化而变化,我们称之为调幅,用“AM”表示;另一种则是使无线电波的频率随音频信号的变化而变化,我们称之为调频,用“FM”表示。这样广播电台发射的无线电波就带着声音的信息向四面八方传送。
大家知道收音机有调幅台和调频台,它们能够把接收到的无线电信号的幅度变化或频率变化规律检出来,还原成声音。
电磁波是如何发射和接收的
无线电波的发射
为了有效地发射电磁波,可将普通的 LC 电路改成如图所示的开放电路、电磁波的发射电路为什么采用开放电路呢?一方面使电场和磁场敞开,另一方面使 LC 电路的振荡频率提高,从而有利于电磁波的发送。而普通的 LC 电路在产生电磁振荡过程中;电场能主要封闭在电容器极板之间,磁场能大部线圈附近,不利于电磁能的发射,因此电路必须改成开放型的。
根据理论推论,振荡电路发射电磁波的功率与电磁波频率的四次方成正比,采用了开放电路,电容 C.电感 L 都很小,LC 电路的频率就很大,发射的无线电波的频率也变大,有利于电磁能量的发射。先将要传递的语音 、图像信号转变为电信号,这些信号往往是低频的,发射能力很弱,必须将这些低频信号“驮”在高频振荡电流上,这一过程叫调制、经调制后的高频电流产生的电磁波就载着低频信号( 语音 、图像信号 )发射出去、常见的调制方式有两种:调幅图和调频。
无线电波的接收
利用电谐振现象来选择所需的电磁波、发生电谐振的条件:f固=f电,可通过调节电容 C 或调节电感 L 的大小来实现选台、由调谐电路接收到载有信号的高频振荡电流经过检波,就得到我们所需要的信号了。
电视台通过无线电波同时把图像、语音的电信号向外界发射,电视机通过调节 LC 电路的振荡固有频率,产生电谐振来接收电视信号。
无线电磁波的发射与接收中的几个基本概念
调制:在电磁波发射技术中,使高频电磁波信号的幅度(或频率)随要传送的信号(语音 、图像信号)而变化的过程。
调幅:使高频振荡电流的振幅随要传递的信号( 如语音 、图像等低频信号 )而变化的一种调制方式。
调频:使高频振荡电流的频率随要传递的信号(如语音等低频信号)而改变的一种调制方式。
解调:在电磁波接收电路中,从高频振荡电流中“捡”出所携带的低频信号(如语音 、图像等低频信号)、解调是调制的逆过程、解调过程包括检波与滤波。
电磁波接收电路的组成?
电磁波的接收(一)电谐振
电磁波在空间传播时电磁波发射接收电路,如果遇到导体电磁波发射接收电路,就把自己的一部分能量传给导体电磁波发射接收电路,使导体中产生感生电流.感生电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同.因此,利用放在电磁波传播空间中的导体,就可以接收到电磁波.无线电技术中,用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。
世界上有许许多多的无线电台,它们发出的电磁波的频率各不相同.电磁波发射接收电路我们首先要从这些电台发出的电磁波中把电磁波发射接收电路我们要接收的选出来,通常这叫做选台.不进行选台,例如在收音机中,如果同时把各个广播电台发出的电磁波都接收下来,并且把它们都转变成声音,那只能是一片嘈杂声,什么也听不清楚.怎样才能从许多电台中选出我们需要的那个电台呢?这就要设法使它发出的电磁波在接收电路里激起的感生电流最强,而其他电台发出的电磁波激起的感生电流都非常弱.在无线电技术里是利用电谐振现象来实现这一点的.电谐振相当于机械振动中的共振,下面说明这种现象.
用莱顿瓶①和带有间隙AB的矩形线圈组成第一个电路(图4-16甲),用同样的莱顿瓶和带有氖管的一边可移动的矩形线圈组成第二个电路(图4-16乙).莱顿瓶具有电容,矩形线圈具有电感,所以这两个电路都是振荡电路.
电磁波的接收(二)检波
由无线电台发射出的是经过调制的载有信号的电磁波,在调谐电路中因电谐振而产生的也是经过调制的高频振荡电流.这种电流通过收音机的耳机或扬声器,并不能使它们振动而发声.为什么呢?假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动,下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动.高频电流的周期非常短,半周期更短,而振动片的惯性相当大,所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时侯,就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动,结果振动片实际上不发生振动.因此,在电磁波的接收中还必须设法从经过调制的高频振荡电流中取出发射时加上去的调制信号.
从经过调制的高频振荡电流中取出调制信号的过程,叫做检波。检波是调制的逆过程,也叫做解调.由于调制的方法不同,检波的方法也不同.下面介绍收音机中对调幅波的检波.
图4-18虚线的右边是晶体二极管的检波电路,是利用晶体二极管的单向导电性来进行检波的.L1C2调谐电路中产生的是经过调幅的高频振荡电流(图4-19甲).L1和L2绕在同一磁棒上,由于互感作用,在L2上产生的是高频交变电压.由于晶体二极管D有单向导电性,通过它的是单向脉动电流(图4-19乙).这个单向脉动电流既含有高频成分,又含有音频成分.由于电容器有通高频阻低频的作用,高频成分基本上从电容器C2通过,剩下的音频电流(图4-19丙)通过耳机,使耳机的振动片随着信号而振动发声.
图4-18实际上就是一个晶体二极管收音机的电路图.这种收音机声音很小,只能用耳机收听本地电台.为了提高收音机的接收性能,需要用放大器把微弱的信号放大.图4-20是加有放大器的收音机方框图.由天线和调谐电路接收到的高频调幅电流,先通过放大器进行高频放大,然后进行检波和低频放大,放大后的音频电流通过耳机或扬声器,使它们发出声音.在学生实验中,我们将熟悉这种收音机的电路图,并且要根据电路图进行收音机的安装和调试.
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