第3节　无线电波的发射和接收

知识点归纳

知识点一、电磁波的发射

1．发射电磁波的振荡电路应具备以下特点

(1)要有足够高的频率，频率越高，越容易向外界辐射能量。

(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，即必须用开放电路。

2．调制

(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。

(2)调制方法

调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。

调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。

3．无线电波的发射

由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去。

4．电磁波的发射方框图

知识点二、电磁波的接收

1．接收原理

电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。

2．通过电谐振来选台

(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振。

(2)调谐：使接收电路发生电谐振的过程叫调谐。

3．通过解调获取信号

解调：把声音或图象等信号，从高频振荡电流中还原出来的过程，叫解调。

检波：调幅波的解调叫检波。

4．无线电波的接收

天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图象的过程。

5．接收电路示意图

知识点三、无线电波的特点

1．无线电波的发射和接收过程

2．电磁波的传播特点

典例分析

一、无线电波的发射

例1 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是(　　)

A．增大电容器极板间距

B．使振荡电容器的正对面积足够大

C．尽可能使电场和磁场分散开

D．增加回路中的电容和电感

解析 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电磁场尽可能地分散开，所以C正确；由f＝可知，当增大电容器极板间的距离时，C变小，f增大，A正确；使电容器正对面积变大，C变大，f变小，B错误；增大回路中的L、C，f变小，D也错误。

答案  AC

二、无线电波的接收

例2 图中(a)为一个调谐接收电路，图(b)、图(c)、图(d)为电路中的电流随时间变化的图象，则(　　)

A．i1是L1中的电流图象

B．i1是L2中的电流图象

C．i2是L2中的电流图象

D．i3是流过耳机的电流图象

解析 L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象同(a)图相似，但是由于L2和二极管D串联，所以当L2的电压与二极管D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图象应是(b)图。高频部分通过C2，通过耳机的电流如同(c)图中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确。

答案  ACD

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1．如图所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是(　　)

A．解调——放大——调谐——显示

B．调谐——放大——解调——显示

C．调谐——解调——放大——显示

D．放大——调谐——解调——显示

解析  电磁波的接收过程是调谐——解调——放大——显示，故C正确。

答案  C

2．无线充电器是指不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上的充电器。无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。所谓能量耦合是指两个或两个以上的电路元件的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。除此之外，无线充电中还涉及到磁场共振原理，以及其他的一些交流感应技术。根据上述描述，下列认识合理的是(　　)

A．无线充电系统所涉及的电磁感应原理最早是由奥斯特发现的

B．变压器是一种典型的能量耦合应用

C．无线充电器的优点之一是充电过程中没有电能量损失

D．无线充电器充电的时候发射端和接收端的交流电频率是不同的

解析  无线充电系统所涉及的电磁感应原理最早是由法拉第发现的，选项A错误；变压器是一种典型的能量耦合应用，选项B正确；采用电磁感应技术实现无线充电的优点是原理简单，适合短距离充电，但需特定的摆放位置才能精确充电，所以在充电过程中有电能量损失，选项C错误；根据电磁感应原理，无线充电器充电的时候发射端和接收端的交流电频率是相同的，选项D错误；故选B。

答案  B

3．北京时间2019年4月10日21时，在全球七大城市同时发布由“事件视界望远镜”观测到位于室女A星系(M87)中央的超大质量黑洞照片，如图甲所示。宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图乙所示。天体甲距地球1万光年，M87的黑洞距离地球5 500万光年，假设天体甲和M87的黑洞辐射功率相同，忽略电磁波在传播过程中的损耗，用一架射电望远镜接收到甲发出的电磁波功率为P₁，则该望远镜接收到的来自M87的黑洞发出的电磁波功率为(　　)

A.P₁　　　　　　　                       B．P₁

C．5 500P₁                                            D．5 500²P₁

解析 根据图乙可知，电磁波向空间发射，设接受面积为S，接收到的电磁波功率与发射功率关系：P＝S，天体甲和M87的黑洞辐射功率相同，所以接受功率与半径平方成反比，所以来自M87的黑洞发出的电磁波功率为P₁，故选项B正确。

答案  B

4．电磁场理论的建立，促进了现代社会的发展，下列应用中，同时使用了电磁波接收和发射技术的电器是(　　)

A．微波炉　　　　　　　                     B．收音机

C．电视机                                             D．手机

解析  微波炉、收音机、电视机、手机等都要利用电磁波传递信息，但同时使用了电磁波接收和发射技术的电器只有手机，故D正确，A、B、C错误。

答案  D

5．简单的、比较有效的电磁波的发射装置，至少应具备以下电路中的(　　)

①调谐电路；②调制电路；③高频振荡电路；④开放振荡电路

A．①②③　                                          B．②③④　

C．①④　                                              D．①②④

解析  比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放振荡电路。调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去，高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远。而调谐电路是在接收端需要的电路。

答案  B

6．电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为(　　)

A．天线处在变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路

B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路

C．天线只是选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收

D．天线将电磁波传输到电视机内

解析  室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中空间各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强，然后再通过解调处理进入后面的电路，故选项A正确，B、C、D错误。

答案  A

7．下列关于无线电波的叙述正确的是(　　)

A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波

B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×10⁸ m/s

C．无线电波不能产生干涉和衍射现象

D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短

解析  无线电波的波长是从几十千米到几毫米的电磁波，故选项A正确；干涉、衍射是一切波都具有的特性，故选项C错误；无线电波由真空进入介质时，波速变小，故选项B错误；由v＝λf知，频率不变，波速变小，波长变短，故选项D正确。

答案  AD

8．如图所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段(　　)

 

A．经调制后                                         B．经调谐后

C．经检波后                                          D．耳机中

解析  为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制。而图象是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅。在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经检波后，调幅振荡电流将被削去一半，而在耳机中只有低频信号电流。

答案  AB

9．如图甲、乙所示是发射电磁波时常用的信号调制方式，请问这两种调制方式有什么不同？

   

答案  甲为调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。乙为调频：使高频电磁波的频率随信号而改变。

10．科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50 W/m²。若小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1 W，那么在距离该通讯装置多少米以外是符合规定的安全区域？(已知球面面积 S＝4πR²)

解析  设半径为R的圆以外是安全区。因为＝0.50 W/m²，所以R≈0.40 m。

答案  0.40