无线电发射、接收原理(2007)
无线电工作原理（简单得令人难以置信）
⽆线电⼯作原理（简单得令⼈难以置信）⽆线电⼯作原理看不见的⽆线电波通常跨越数百万公⾥的距离在空中传送⾳乐、谈话、图⽚和数据——这种⽆线电波每天都以成千上万种不同的⽅式进⾏！虽然⽆线电波对⼈⽽⾔是看不见且完全不被察觉的，但它们却完全改变了整个社会。
⽆论是我们谈论的⼿机、婴⼉监护器、⽆绳电话，还是成千上万种其他⽆线技术中的任何⼀种，它们都是通过⽆线电波进⾏通信的。
下⾯是基于⽆线电波的⼀些常见技术：AM和FM⽆线电⼴播⽆绳电话车库门遥控器⽆线⽹络遥控玩具电视⼴播⼿机GPS接收器业余⽆线电卫星通信警⽤⽆线电⽆线电控制时钟还有很多很多…… 甚⾄像雷达和微波炉也是靠⽆线电波⼯作的。
像通信和导航卫星这些设备如果离开了⽆线电波就将⽆法⼯作，现代航空领域也是⼀样 -- 飞机要依靠⼗多种不同的⽆线电系统来⼯作。
当前流⾏的⽆线互联⽹也使⽤了⽆线电，这意味着将来的⽣活会更加⽅便！有趣的是作为核⼼技术的⽆线电却是⼀项简单得令⼈难以置信的技术。
使⽤⼏个最多价值⼀到两美元的电⼦元件，就可以制造出简单的⽆线电发射器和接收器。
为什么如此简单的东西却能够成为当今世界的技术基⽯，探索这⼀过程是⾮常有趣的。
在本⽂中，我们将探索⽆线电技术，以便使您完全能够理解看不见的⽆线电波是如何使如此多的事情成为可能的。
⽆线电简单得令⼈难以置信，⼤约在19世纪末20世纪初，正是因为这种简单使得⼏乎所有⼈都可以进⾏早期的实验。
那么它到底有多简单呢？请看下⾯的⽰例：拿⼀个新的9伏电池和⼀个硬币。
找出⼀台AM收⾳机，调到只能听到静⾳的刻度位置。
然后拿着电池靠近天线，并⽤硬币迅速敲打电池两端（这样可在⼀瞬间将它们连接起来）。
您会从收⾳机中听到噼啪声，这是由硬币的接通和断开⽽产⽣的。
通过⽤硬币轻敲9伏电池的两端，就可以产⽣AM收⾳机可以接收的⽆线电波了。
电池与硬币的组合就构成了⼀个⽆线电发射器！它不能传输任何有⽤的信息（只是静电），也不能传输很远的距离（仅仅是⼏厘⽶，因为没有针对距离作出优化）。
无线电发射与接收原理
无线电发射与接收原理无线电发射与接收原理是基于电磁波理论的，主要包括以下几个基本步骤和原理：一、无线电发射原理：1.信号调制：首先，需要传输的信息（如声音、图像等）通过调制器转换为电信号。
根据不同的通信需求，可以选择不同的调制方式，比如AM（幅度调制）、FM（频率调制）、PM（相位调制）等。
2.高频振荡：将调制后的信息信号加载到一个高频载波上，这个过程通常由高频振荡器完成，产生特定频率的无线电信号。
3.功率放大：为了使信号能传播更远的距离，需经过功率放大器对带有信息的高频信号进行放大。
4.天线发射：最后，经放大的无线电信号通过天线以电磁波的形式辐射出去。
天线将电能转化为电磁能量，并按照一定的方向和模式在空间中传播。
二、无线电接收原理：1.天线接收：远处发射台发出的电磁波经过空间传播后，被接收端的天线捕获并将其还原为相应的电信号。
天线依据其设计和构造特性，选择性地接收某一频段的电磁波。
2.选频放大：接收到的信号往往非常微弱且包含各种干扰，因此要通过前端的射频放大器（RF Amp）和滤波器（Filter）进行初步放大和选择性接收，只允许所需频率范围内的信号通过。
3.解调：从放大后的高频信号中提取出原始的信息信号。
解调器执行与发射端相反的过程，例如对于AM信号，使用检波器恢复音频信号；对于FM信号，则采用鉴频器来恢复原来的音频。
4.后续处理：解调出来的信号可能还需要进一步放大或净化，然后送到音频输出设备，如扬声器或显示器，从而重现原来的声音或视频信息。
总结来说，无线电发射就是将低频信息信号装载到高频载波上并通过天线发射出去，而接收则是利用天线捕捉到这些电磁波，经过一系列的信号处理还原出原始的信息内容。
无线电波的发射与接收
第一章无线电波的发射与接收我们在物理学的学习中知道，通有交流电的导线，会在它周围产生变化的磁场，变化的磁场又能在它周围引起变化的电场，而变化的电场还将在它周围更远的空间引起变化的磁场。
这种不断交替变化，由近及远传播的电磁场就叫电磁波。
无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。
无线电广播、电视广播都是利用无线电波进行传播信号的。
现代通讯离不开无线电波。
本章将介绍无线电波的波长、频率、波段划分，以及它的发射与接收。
第一节无线电波的波长、频率与波段划分一、无线电波波段的划分表1-1无线电波波段的划分理论和实验都可以证明，无线电波在真空中的传播速度跟实验测得的光速相等，即C=3.0×108m/s无线电波在一个振荡周期T内传播的距离叫做波长。
波长、频率和无线电波传播速度c的关系为λ=c/f式中：λ一无线电波的波长，单位m ；c一无线电波的传播速度，单位m/s;f一无线电波的频率，单位HZ无线电波的波长从不到一毫米到几十千米（频率范围由几十千赫到几十万兆赫）。
通常根据波长〔频率）把无线电波划分成几个波段，如表1-1所示。
二、无线电波的传播无线电波是横波，即电场和磁场的方向都跟波的传播方向垂直。
在无线电波中各处的电场强度和磁感应强度的方向也总是互相垂直的，如图1-1所示。
不同波长的电磁波，传播特性不相同；其传播方式大致可分为地波、天波和空间波三种形式。
(一）地波沿地球表面空间向外传播的无线电波叫地波，如图1-2(a)所示。
波具有衍射特性，当无线电波的波长大于或相当于山坡、建筑物等障碍物的尺寸时，它可以绕过障碍物继续向前传播。
地球是导体，地波沿地面传播时，地球表面因电磁感应而产生感应电流，因此要消耗能量，并且能量损耗随频率升高而增大。
考虑到能量损失，只有中、长波才利用地波方式传播。
由于地波传播稳定可靠，在超远程无线电通讯和导航等方面多采用中长波。
图1-1无线电波传播示意图(二)天波依靠电离层的反射作用传播的无线电波叫做天波，如图1-2(b〕所示。
无线电发射、接收原理
无线电发射、接收原理无线电发射、接收知识收音机发展简介收音机原理一、无线电发射、接收知识声音及其传播：1.声音是由振动产生的：振动体周围产生声波，声波在空气中以340 m/s的速度传送，随着距离的增加，衰减是很快的，传送距离是有限的。
音调的高低，就是声音的频率：20Hz---20KHz ----叫做“音频”无论一个人怎样尽力大喊，靠声波都是传不远的。
2.有线传输：放大器传输的是音频电流，离不开导线，传输不远3.无线电波------与声波有着本质的不同声波---------是机械振动的结果无线电波---是电磁振荡的产物电磁波（无线电波）的产生：导线中流过交变的电流→→产生交变的磁场→→在其周围再产生变化的电场→→又激起变化的磁场→→。
→形成不可分割的电场和磁场，像水波一样向外传播→→形成电磁波电磁波的传播速度是：3×108 m/s ？思考：有线传播为什么不能发出电磁波4.有线传输中的音频能否产生电磁波传播出去原因：a．通过天线向外辐射：天线的长度与波长λ相比拟λ/4 λ/2 λ音频频率：f ：20---20kHz λ=c/fλ：15 x 103---15 x 106 mb．串台：都是音频频率(1) 无线电通信系统是通过空间辐射方式传送信号，根据电磁波理论，对于语音信号来说，相应的辐射天线尺寸要在几十公里以上，实际上这是不可能制造出来的。
而调制过程则将信号的频谱搬移到任何所需的较高频率范围，这样就容易以电磁波形式辐射出去。
(2) 如果不进行调制而是把被传送的信号直接辐射出去，那么各电台所发出的信号频率就会相同，它们混在一起，收信者将无法选择所要接收的信号。
而调制作用的实质是把各信号的频谱搬移，使它们互不重叠地占据不同的频率范围，也即信号分别托附于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需频率的信号，不致互相干扰。
故：需要高频信号形成无线电波，无线电波的频率越高越容易传播5.无线电波特点：①频率高，天线尺寸小，可以有效辐射②频率范围宽，分占，不重叠6.无线电波划分:按波长：超长波、长波、中波、短波、微波等等7 .无线电波的传播方式----和光波一样，具有直射、绕射、反射、折射的传播能力。
无线通信系统的基本工作原理
前言：无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽，通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
一、无线通信系统的类型二、按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下一些类型:三、1、按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。
所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频率。
射频实际上就是“高频”的广义语, 它是指适合无线电发射和传播的频率。
无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。
四、2、按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、半双工和单工方式。
五、3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、调频、调相以及混合调制等。
六、4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通信, 也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。
七、各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂程度都有很大不同。
但是组成设备的基本电路及其原理都是相同的, 遵从同样的规律。
本书将以模拟通信为重点来研究这些基本电路, 认识其规律。
这些电路和规律完全可以推广应用到其它类型的通信系统。
八、无线通信系统的基本工作原理无线通信系统组成框图各部分作用：1信息源：提供需要传送的信息2变换器：待传送的信息（图像、声音等）与电信号之间的互相转换3发射机：把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射出去4传输媒质：信息的传送通道（自由空间）5接收机：把高频振荡信号转换成原始电信号6受信人：信息的最终接受者九、发送设备的基本原理和组成1. 无线通信存在的问题信号直接以电磁波形式从天线辐射出去，存在以下问题：1）无法制造合适尺寸的天线。
4.3 无线电波的发射和接收-高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
第四章：电磁振荡与电磁波4.3：无线电波的发射和接收一：知识精讲归纳考点一、无线电波的发射1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(1)要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大．(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路．2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连．3．电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．调制分为调幅和调频．(1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法．(2)调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法．考点二、无线电波的接收1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线．2．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振．(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．(2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．调幅波的解调也叫检波．考点三、电视广播的发射和接收1．电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播．2．高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输．3．电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的信号转变为图像信号和伴音信号．技巧一：有效发射电磁波的条件要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(1)要有足够高的振荡频率．频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去．(2)采用开放电路．采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图2.图22．调制(1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变.(2)调制的分类①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图3所示．图3②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图4所示．二：考点题型归纳题型一：电磁波的发射和接收1．（2023秋·江西上饶·高二统考期末）无线电波可以用于广播及其他信号的传输。
无线电波的发射和接收+教学方案
3 无线电波的发射和接收教学目标(1)知道有效发射电磁波的条件，根据这个条件思考天线应有的形状。
(2)知道在电磁波的发射过程中调频、调幅两种调制方法。
(3)知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调。
(4)将电谐振与力学中的共振相类比，体会物理学中的统一性。
教学重难点教学重点根据有效发射电磁波的条件得出天线应有的形状的过程教学难点天线应有的形状、调制和解调过程教学准备多媒体课件教学过程新课引入教师活动：展示LC振荡电路的电路图。
教师设问：在普通的LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。
在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？教师活动：将话题引入无线电波的发射和接收。
讲授新课一、无线电波的发射教师活动：讲解有效发射电磁波的条件。
有效发射电磁波的条件：⏹ 要有足够高的振荡频率⏹ 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间频率越高，发射电磁波的本领越大理论研究表明，单位时间内发射出去的电磁波的能量与振荡频率的四次方成正比。
根据振荡频率公式f = 可知要使振荡频率高，电路中LC 的乘积应比较小。
结合平行板电容器的电容 r 4πSC kd ε=可以通过减小电容器两极板的正对面积、增大极板间距来满足要求。
可以通过减小线圈的匝数来减小电感。
如果将振荡电路深化成一根导线，导线的两端作为电容器的两个极板，中间的导线作为线圈。
这样既起到了减小电容和电感的效果，同时还可以使电场和磁场扩展到电容器的外部。
这样的振荡电路称为开放电路。
教师活动：讲解实际中使用的电路。
实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。
无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。
教师设问：刚才我们研究怎样将电磁波辐射到空间中去，但这不是我们的目的，请同学思考使这些电磁波载上信号？请同学们手机查询资料来回答这个问题。
射频发射和接收原理
射频发射和接收原理射频发射和接收是无线电通信中必不可少的环节，其设计和实现的关键在于理解射频信号的产生和组成以及传输和接受。
在现代通信中，射频信号可以是数字或模拟信号，其传输媒介可以是无线或有线媒介。
本文将介绍射频发射和接收原理的基本概念、组成和执行方式。
射频信号是指频率在无线电波段内的电磁波，这些信号可以轻松地穿过不同材料和物体，像建筑物和薄膜层。
射频信号进入要通信的电设备以后，需要转换成数字信号，以方便人类的理解和处理。
射频发射系统射频发射系统（RF transmitter system）的主要组成部分包括振荡器、调制器和功率放大器。
振荡器：振荡器（oscillator）是发射机中的基本发生器，用于产生射频信号。
振荡器的输入由基准信号源提供，其输出的频率和相位可以通过调整物理器件的参数来实现，例如电容、电感、晶体管和螺旋通道。
一种重要的振荡器类型是谐振振荡器，该振荡器利用固定电感和电容构成的基本谐振电路，以产生稳定的信号。
调制器：调制器（modulator）将声音信号或其他信息信号转换成射频信号的调制信号。
常用的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
调制过程是通过改变载波信号的某些特性，例如振幅、频率或相位，来携带原始信号信息。
功率放大器：功率放大器（power amplifier）用于加强射频信号，使其能够克服传输距离的损耗和传输介质的噪音。
典型的功率放大器包括二极管放大器、场效应管放大器和恒温极端放大器。
功率放大器还可以在信号输出之前进行滤波，以去除截止频带外的噪音。
天线：天线（antenna）用于接收到达的射频信号，并将其传输到接收器中。
天线的类型和特性取决于其使用情况和工作频率。
典型的天线类型包括全向天线、末级直线天线、方向图可变天线和结构化广播天线。
射频前置放大器：射频前置放大器（RF Pre-Amplifier）主要用于增强输入信号，并提高系统灵敏度。
通常，在混频器之前的信号源之后添加一个RF前置放大器。
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无线电发射、接收原理
无线电发射、接收知识
收音机发展简介
收音机原理
一、无线电发射、接收知识
声音及其传播：
1.声音是由振动产生的：振动体周围产生声波，声波在空气中以340 m/s的速度传送，随着距离的增加，衰减是很快的，传送距离是有限的。
音调的高低，就是声音的频率：20Hz---
20KHz ----叫做“音频”
无论一个人怎样尽力大喊，靠声波都是传不远的。
2.有线传输：
放大器
传输的是音频电流，离不开导线，传输不远
3.无线电波------与声波有着本质的不同
声波---------是机械振动的结果
无线电波---是电磁振荡的产物
电磁波（无线电波）的产生：
导线中流过交变的电流→→产生交变的磁场→→在其周围再产生变化的电场→→又激起变化的磁场→→。
→形成不可分割的电场和磁场，像水波一样向外传播→→形成电磁波
电磁波的传
播速度是：
3×108m/s ？思考：有线传播为什么不能发出电磁波
4.有线传输中的音频能否产生电磁波传播出去
原因：
a．通过天线向外辐射：天线的长度与波长λ相比拟λ/4 λ/2 λ
音频频率：f ：20---20kHz λ=c/f
λ：15 x 103---15 x 106m
b．串台：都是音频频率
(1) 无线电通信系统是通过空间辐射方式传送信号，根
据电磁波理论，对于语音信号来说，相应的辐射天线尺寸要在几十公里以上，实际上这是不可能制造出来的。
而调制过程则将信号的频谱搬移到任何所需的较高频率范围，这样就容易以电磁波形式辐射出去。
(2) 如果不进行调制而是把被传送的信号直接辐射出去，
那么各电台所发出的信号频率就会相同，它们混在一起，收信者将无法选择所要接收的信号。
而调制作用的实质是把各信号的频谱搬移，使它们互不重叠地占据不同的频率范围，也即信号分别托附于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需频率的信号，不致互相干扰。
故：需要高频信号形成无线电波，无线电波的频率越高越容易传播
5.无线电波特点：
①频率高，天线尺寸小，可以有效辐射
②频率范围宽，分占，不重叠
6.无线电波划分:
按波长：超长波、长波、中波、短波、微波等等
7 .无线电波的传播方式----和光波一样，具有
直射、绕射、反射、折射的传播能力。
地波，天波，空间波。
(长波和中波）（短波）（超短波和微波）
--雷达、导航、卫星等
无线电广播工作过程
音频放大器
调制
(modulate)
高频载波
振荡器
高频放
大器
声源
输入回路放大器
解调(Demodulate)
低频放
大器
选台
发射过程
接收过程
调制（Modulate）
调制----把音频信号“装载”到高频载波信号上去的过程
载波信号
（高频振荡信号）
有三个要素：振幅Um 角频率ω （ω=2f）初相角θ
让其中之一按音频信号规律变化-----------就形成了三种调制方式
(1). 调幅方式：Um 随音频信号而变----ＡＭ
(2). 调频方式：ω、f 随音频信号而变---ＦＭ
(3). 调相方式：θ随音频信号而变----PＭ
无线电广播大多采用ＡＭ、ＦＭ
调幅波（AM）调频波（FM）
二、收音机发展简介
从器件上：电子管→→晶体管→→集成电路
从广播制式上：直接放大式→→超外差式（AM/FM）→→调频立体声
从技术上：模拟式→→数字式（数字调频收音机）
三、收音机原理
收音机的三大任务：选台解调还原
简单的收音机
选台检波
还原
各种频率（阻高通低）（通高阻低）L 1C 1
L 011021C L f π=LC 谐振特性
？问题：没有放大，声音太小
直接放大式收音机
选台放大检波
存在问题：
对接收频段频率高低端放大作用不同--------（晶体管造成）
难以提高灵敏度------对远处电台不易接收，放大级限制
选择性差，串台------选择性只取决于输入回路
工作不稳定----易自激
针对这些问题，已淘汰
超外差式收音机
把所有电台的高频信号都变成一个固定的中频信号，然后对这个中频进行放大，检波（鉴频），低放，灵敏性和选择性大大提高。
输入回路中频放大
变频级检波低放
AM 465KHZ
选台
FM 10.7MHZ
特点：
中频频率较低，电路设计方便
IF固定，可设计成多级放大，提高灵敏度
中频放大器负载为谐振回路，差频实际上
进行了一次选频，提高选择性
电路复杂，调试困难
Ⅰ.变频原理：
Ⅱ.实现：双连电容构成双谐振回路
f
信
f
振
f信
跟踪外差跟踪f振
输入信号f信
高频振荡信号f振
混频管混频得中频f IF
f IF=f振-f信(465KHz 10.7MHz)
高频放大 f s f s 本地振荡
f o 混频 f o –f s = f i f i 低频放大 检波 中频放大 F F
FM 调谐。