资源简介

(共33张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：21.2 广播、电视和移动通信
副标题：信息传播的多样路径
幻灯片 2：引入 —— 生活中的信息传播
展示图片：人们收听广播获取路况、新闻资讯；一家人围坐观看电视节目；街头行人手持手机通话、刷社交媒体等场景。
引导语：在我们的日常生活中，广播、电视和移动通信是获取信息、娱乐休闲以及与他人沟通的重要方式。广播的声音，为我们带来远方的故事；电视的画面，呈现出多彩的世界；而移动通信，让我们随时随地与世界相连。它们是如何实现信息的传递呢？让我们深入探索其中的奥秘。
幻灯片 3：广播的工作原理
声音信号处理流程：首先，声音通过麦克风转化为音频电信号。但音频电信号频率较低，无法直接有效地向空间发射。所以，需要利用调制技术，将音频信号加载到高频载波上。常见的调制方式有调幅（AM）和调频（FM）。
调幅（AM）：使载波的振幅随着音频信号的强弱而变化。例如，中央和各省市及地方电台大多采用调幅广播。由于调幅波频带较窄，接收机相对简单，成本较低。我国规定调幅广播中取音频信号的最高频率为 4.5kHz，每一广播电台占有 9kHz 的带宽。调幅广播根据载波频率的高低分为中波（我国中波广播频段为 535kHz - 1605kHz）、中短波和短波（短波 I 为 2.7 - 7MHz，短波 Ⅱ 为 7 - 18MHz）。
调频（FM）：让载波的频率随着音频信号的强弱而变化。调频波具有抗干扰能力强、音质好的特点。目前中央和大多省市区都有调频广播，调频广播频段为 88 - 108MHz，已调波带宽为 150 - 200kHz 。
信号发射与接收：经过调制后的信号，通过发射天线辐射到空间中。收音机作为接收工具，其天线先将各种频率的无线电波接收进来，然后通过调谐电路选择出听众想要收听的电台频率，滤除其他频率的电波，这就是选台过程。接着，从天线上接收到的信号非常微弱，经过放大电路放大后，根据调制方式的不同，采用相应的解调电路（调幅对应检波电路，调频对应鉴频器电路）将声音信号从载波上取下来。最后，通过功率放大电路将声音信号放大，驱动喇叭或耳机，我们就能听到广播节目了。
幻灯片 4：广播技术的发展
早期发展历程：无线电广播的雏形可以追溯到 19 世纪末，众多科学家在电磁学领域的研究为其奠定了基础。1906 年，费森登进行了首次无线电广播实验，成功地将人声和音乐传播出去。早期的广播主要以调幅为主，信号覆盖范围有限，音质也相对较差。
现代广播技术革新：随着科技的进步，调频广播逐渐兴起，因其出色的抗干扰能力和高保真音质，受到了广大听众的喜爱。如今，数字广播技术也在不断发展，如数字音频广播（DAB），它具有更高的声音质量、更强的抗干扰能力，还能提供数据服务，如实时交通信息、节目文本介绍等。卫星广播也得到了广泛应用，通过卫星转播信号，扩大了广播的覆盖范围，让偏远地区也能收听到丰富的广播节目。
幻灯片 5：电视的工作原理
图像与声音信号处理：电视信号包括图像信号和声音信号。图像方面，首先通过摄像机将景物的光信号转化为电信号。其原理是利用光电效应，将图像分解成许多像素点，每个像素点的光强度和颜色信息被转换为相应的电信号。声音信号则通过麦克风转化为音频电信号，与广播声音信号处理类似。接着，图像信号和声音信号分别经过调制，加载到高频载波上。电视信号一般采用残留边带调幅方式传输图像信号，调频方式传输声音信号。
信号发射与接收及图像显示：调制后的电视信号通过发射天线发射出去。电视接收机接收到信号后，先进行解调，将图像信号和声音信号分离出来。声音信号经放大后驱动扬声器发出声音。图像信号则经过一系列处理，控制显像管（以传统显像管电视为例）或液晶面板（液晶电视）、有机发光二极管（OLED 电视）等显示设备上的像素点发光，从而呈现出图像。在显像管电视中，电子枪发射高速电子，通过偏转线圈控制电子束的扫描路径，击打屏幕上的荧光物质发光。液晶电视通过控制液晶分子的偏转来控制背光通过的量，进而呈现不同亮度和颜色的图像。OLED 电视的每个像素点可独立发光，通过控制每个像素点的电流大小来调节亮度和颜色。
幻灯片 6：电视技术的演进
黑白电视到彩色电视：1925 年，英国科学家约翰 洛吉 贝尔德成功 “扫描” 出木偶的图像，标志着电视的诞生，最初的电视是黑白的。1941 年，彩色电视系统发明人贝尔德成功传送彩色图像，奠定了彩色电视机的基础。彩色显像管屏幕上，每一个像素点由红、绿、蓝三种磷光物质按一定规律组合而成，通过三束电子束分别激活这三类磷光物质，调节电子束强度来呈现不同颜色。
从显像管电视到平板电视：显像管电视的核心是显像管，其体积庞大、耗电量高。1969 年，詹姆士 福格森发现了液晶的旋转向列场效应，为液晶电视的发展奠定了基础。1971 年，ILIXCO 公司生产出第一台基于这种特性的液晶显示器。液晶电视通过控制液晶层对背光的遮挡程度来显示图像。后来，有机发光二极管（OLED）电视出现，它无需背光层，每个像素点可自发光，具有更薄的面板、更好的对比度和色彩表现，可实现弯曲、透明等特殊显示效果。此外，如今的智能电视还融合了互联网技术，可实现网络视频播放、应用下载等功能，极大地丰富了电视的功能和内容。
幻灯片 7：移动通信的原理
蜂窝移动通信系统：第一代移动通信技术采用的是 “蜂窝式” 通信。它由基站和发射塔将信号发射给一定范围内（即 “小区”）的移动终端。由于覆盖的 “小区” 呈六边形的蜂窝状，故而得名。手机等移动终端将声音、文字、图像等信息转化为电信号，再调制到高频电磁波上发射出去。基站接收到信号后，经过处理，通过核心网络将信号传输到目标移动终端所在的基站，该基站再将信号发送给目标移动终端。在这个过程中，为了避免不同 “小区” 之间的干扰，需要合理分配频率资源。
信号调制与编码：移动通信中，为了提高信号传输的效率和抗干扰能力，采用了多种调制和编码技术。例如，在数字移动通信中，常用的调制方式有正交相移键控（QPSK）、正交频分复用（OFDM）等。QPSK 通过改变载波的相位来传输数字信息，OFDM 则将高速数据流分割成多个低速子数据流，在多个子载波上同时传输，能有效抵抗多径衰落。同时，对信号进行编码，如卷积编码、Turbo 编码等，可增加信号的冗余度，以便在接收端进行纠错，提高信号传输的可靠性。
幻灯片 8：移动通信技术的发展历程
从 1G 到 5G：
1G：第一代移动通信技术是模拟移动通信系统，实现了语音通话功能，但存在通话质量差、容量有限、保密性不强等问题。
2G：第二代移动通信技术进入数字时代，采用数字调制和时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等多址技术，提高了通信质量和系统容量，同时支持了短信等简单的数据业务。
3G：第三代移动通信技术能够提供更高速的数据传输，支持移动互联网接入、视频通话等业务，其主流标准有 WCDMA、CDMA2000、TD - SCDMA 等。
4G：第四代移动通信技术的传输速度进一步提升，可实现高清视频流畅播放、在线游戏等高速数据业务，采用了正交频分复用（OFDM）等先进技术，大大提高了频谱效率。
5G：第五代移动通信技术具有高速率、低时延、大连接的特性。其峰值速率可达 20Gbps，是 4G 的 20 倍；时延低至 1 毫秒，能满足自动驾驶、远程医疗等对实时性要求极高的应用场景；同时可支持每平方公里 100 万个设备的连接，为物联网的发展提供了有力支撑。
6G 展望：第六代移动通信技术目前处于研究阶段，相比 5G，6G 有望在速度、覆盖范围、智能化等方面实现更大突破。例如，采用太赫兹频段，实现更高的传输速率；引入 “无蜂窝式” 通信技术，打破 “小区” 界限，提升信号稳定性和覆盖范围；通过引入人工智能技术，实现网络的智能管控和优化，为更多新兴应用如全息通信、智能城市等提供支持。
幻灯片 9：广播、电视和移动通信的应用与影响
信息传播与文化交流：广播、电视和移动通信极大地拓宽了信息传播的渠道和范围。广播可实时传播新闻资讯、交通路况、文化节目等，让信息快速抵达听众。电视通过丰富的节目内容，包括新闻、电视剧、纪录片、综艺节目等，传播不同地区的文化和价值观，促进文化交流。移动通信使人们随时随地获取信息成为可能，社交媒体的兴起更是让每个人都能成为信息的传播者，加速了信息的传播和共享。
娱乐与生活方式改变：广播的音乐节目、故事广播等为人们带来娱乐享受。电视节目是家庭娱乐的重要组成部分，丰富了人们的业余生活。移动通信中的游戏、短视频等应用，改变了人们的娱乐方式，随时随地的娱乐体验成为常态。同时，这些技术也改变了人们的生活方式，移动支付、在线购物、远程办公、远程教育等基于移动通信和互联网的应用，让生活更加便捷高效。
幻灯片 10：技术发展带来的挑战与应对
频谱资源紧张：随着广播、电视和移动通信技术的发展，对频谱资源的需求日益增长，频谱资源变得紧张。应对措施包括采用更高效的频谱利用技术，如频谱共享、认知无线电技术等。频谱共享允许不同的通信系统在一定条件下共享同一频段，提高频谱利用率。认知无线电技术可让设备感知周围的频谱环境，智能地选择可用频段进行通信。
网络安全与隐私保护：在移动通信和互联网融合的背景下，网络安全和隐私保护面临挑战。如手机信息泄露、网络诈骗等问题时有发生。解决办法包括加强加密技术，对传输的数据进行加密处理，防止数据被窃取和篡改；建立完善的网络安全防护体系，采用防火墙、入侵检测系统等技术防范网络攻击；同时，制定相关法律法规，加强对个人隐私的保护，规范企业和机构对用户数据的收集、使用和存储。
幻灯片 11：课堂小结
知识回顾：回顾广播（声音信号调制、发射与接收，调幅调频特点）、电视（图像与声音信号处理、显示原理，技术演进）、移动通信（蜂窝系统原理、信号调制编码，1G 到 6G 发展）的工作原理、技术发展及应用影响等重点知识。
思维导图总结：展示一张关于广播、电视和移动通信的思维导图，以三者为核心分支，展开各自的原理、发展、应用等知识点，帮助构建知识体系。
幻灯片 12：课堂练习
广播中调频波与调幅波相比，具有（ ）特点。
A. 抗干扰能力弱
B. 音质差
C. 抗干扰能力强
D. 频带窄
液晶电视的成像原理主要是通过控制（ ）来实现图像显示。
A. 电子枪发射电子
B. 液晶分子的偏转
C. 像素点自发光
D. 荧光物质发光
5G 移动通信技术的特性不包括（ ）
A. 高速率
B. 高时延
C. 大连接
D. 低时延
简述广播信号从产生到被听众听到的过程。
幻灯片 13：课后作业
查阅资料，了解数字广播相比传统模拟广播的优势，并写一篇 300 字左右的总结。
对比不同品牌智能电视的功能特点，分析智能电视对家庭娱乐和生活方式的影响，写一篇 500 字左右的短文。
思考随着移动通信技术的发展，未来我们的生活还会发生哪些变化？请举例说明。
2024人教版物理九年级全册
21.2广播、电视和移动通信
第二十一章 电磁波及其应用
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
我们几乎每天都要听广播、看电视、打电话，那这些图像和声音是怎样传过来的？
广播电台
主要由三部分组成：话筒、调制器、天线。
1. 信号的发射——广播电台完成
一、无线电广播信号的发射和接收
话筒
天线
一、无线电广播信号的发射和接收
（1）话筒、调制器与天线的主要作用
高频振荡器
产生高频电流
调制器把音频电流
加载到高频电流上
且进行放大
话筒把声音信号转换成电信号（音频电流）
天线把载有音
频电流的电磁
波发射出去
（2）归纳：无线电广播信号的发射过程
类似于信鸽
的放飞
一、无线电广播信号的发射和接收
2. 信号的接收——收音机完成
（1）选台
为接收在空间传播的无线电波，收音机使用天线进行接收。但由于天线没有选择性，能接收传播过来的所有电磁波，如把天线接收的电磁波全部变成声音，那只是一片嘈杂声，什么也听不清。
利用收音机的“调谐器”，可以选出我们需要的某一频率的电磁波，这一过程叫做选台（调谐）。
（2）解调
由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过“解调器”将其滤去，把音频信号留下。
一、无线电广播信号的发射和接收
（3）放大
把音频信号放大后送到扬声器里，这一过程叫做放大。　　
（4）扬声器把音频信号转换为声音信号。　　　
天线
扬声器
选台和解调器
一、无线电广播信号的发射和接收
归纳：无线电波接收与还原过程
一、无线电广播信号的发射和接收
天线接收
电磁波
3. 扩展性实验 ——电磁波的发射与接收
电磁波的发射与接收可以用下列数字化实验设备来直观地显现。
一、无线电广播信号的发射和接收
如图所示，电磁波发射器可以发射不同频率的电磁波，接收器接收到电磁波信号后，通过传感器、采集器将电磁波信号输入到计算机，我们就可以在计算机屏幕上观察到电磁波信号。
连接好装置，把发射器置于载波挡，转动发射器上的旋钮，改变发射器发出的电磁波的频率，观察信号的变化；再把发射器置于调制挡，观察调制后的波形。
电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。
二、电视的发射和接收
学校的电视演播室
中央电视台演播室
摄像机把图像信号变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
由电视台完成
二、电视的发射和接收
1. 电视信号的发射
发射机
高频信号
电信号
声音
图像
高频振荡器
放大器
电视信号的发射过程
二、电视的发射和接收
电视机的接收天线把高频信号接收通过电视机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
由电视机完成
二、电视的发射和接收
2. 电视信号的接收
扬声器—
输出音频信号
天线—接收包含声、
像信息的高频信号
接收机—取出并放大
图像和音频电信号
显示器—
复原图像信号
电视信号的接收过程
二、电视的发射和接收
A
三、移动电话
移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的。
移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一） 。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
1. 移动电话的工作原理
A
三、移动电话
（1）优点
移动电话的体积很小，使用方便，使用半径大，不需要电话线。
（2）缺点
只能在携带信号的电磁波能够辐射到的区域内才能够进行通话，受区域限制。
2. 移动电话的优点与缺点
A
三、移动电话
移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。城市中高大建筑物上常常可以看到移动通信基地台的天线。
3. 基地台
基地台的天线
4. 移动电话通话过程
固定电话
中心站
　　手机和手机通过基地台进行通话
手机和座机借助基地台进行通话
手机乙
手机甲
基地台
基地台
三、移动电话
有一种可移动的电话叫无绳电话，座机和手机之间没有电话线，但各有一个天线，它们通过无线电波来沟通。无绳电话的主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。手机不能离主机太远，工作区域大约在几十米到几百米的范围内。
5. 无绳电话
三、移动电话
6. 广播、电视、移动电话信号传递的异同
项目 广播 电视 移动电话
不同点 信号形式 声音信号 声音信号和 图像信号 各种形式的信号
载波特点 频率最小 频率最小 频率最大
发射和 接收设备 广播电台发射、 收音机接收 电视台发射、 电视机接收 移动电话发射、接收，基地台转接
相同点 载体 电磁波 发射过程 信号转换→调制→天线发射 接收过程 天线接收→调谐→解调 三、移动电话
（1）音频信号
由声音转换成的电信号，它的频率跟声音的
频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫音频信号。
（2）视频信号
由图像转换成的电信号，它的频率
在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。
（3）射频电流
音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差，需要把它们加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到天空中，这种电流叫做射频电流。
7. 音频、视频、射频和频道
音频、视频和射频
的比较（示意图）
三、移动电话
观看数字光碟DCD时不需要把信号发射到天空，可以直接把音频信号和视频信输给电视机，这时就要分别把DCD机送来的音频、视频信号接到电视机上标着A、V字母的插口上。
（4）频道
不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，以免互相干扰；这一个个不同的频率范围就叫做频道。
三、移动电话
知识点1 无线电广播信号的发射和接收
1.收音机可以播放广播电台的节目，说明收音机的天线可以接收( )
D
A.次声波 B.超声波 C.红外线 D.无线电波
2.广播电台调制器的作用是( )
D
A.把声音信号变为电信号 B.接收电磁波
C.制造电磁波 D.把音频电信号加载到高频电流上
3.在收音机中，选台旋钮的作用是( )
C
A.把声音信号从高频电流中取出来
B.把变化的电流还原成声音
C.从各种电磁波中选出某一频率的电磁波
D.调节收音机音量的大小
知识点2 电视信号的发射和接收
4.［2024绵阳游仙区模拟］电视机换台时，实际上是在改变( )
C
A.电视台发射电磁波的频率 B.电视台发射电磁波的波速
C.电视机接收电磁波的频率 D.电视机接收电磁波的波速
5.海华同学在学习了无线电广播信号的发射和接收后，对如图所示的三
水荷花的录制和播放过程解释正确的是( )
D
A.摄像机是把电信号转化为光信号
B.话筒是把电信号转化为声信号
C.扬声器是把声信号转化为电信号
D.发射机发射电磁波把信号传给接收机
知识点3 移动通信信号的发射和接收
6.手机通过____________（填“发射”“接收”或“发射和接收”）电磁波来
实现远距离通话。
发射和接收
7.关于移动电话，下列说法正确的是( )
C
A.声音信息是由导线中的电流来传递的
B.声音信息是由空气来传递的
C.两部移动电话之间通信是通过基地台转接的
D.移动电话天线的接收能力很强
8. 微信有声音锁功能，该功能可以使用声音作为登录方
式，简化了传统的密码输入方式。关于微信及声音锁，以下说法正确的
是( )
D
A.手机录制声音锁的过程是把电信号转化成了声信号
B.别人的声音打不开你的微信，是因为你们声音的音调不同
C.用微信转发视频时，是直接把图像信号和声音信号从一部手机发送到
另一部手机的
D.人们用微信进行语音对话时，是利用电磁波来传递信息的
9.关于广播、电视、移动电话的信号发射和接收过程，下列说法中错误
的是( )
C
A.它们都是靠电磁波传递信息的
B.在发射时，它们都要把电信号加载到高频电流上
C.它们都只有接收功能，没有发射功能
D.移动电话既有接收功能又有发射功能
10.网络是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达 ，
合每秒，比 网络的传输速度快10倍以上。小明认为“快10倍”
就是“信号比 信号传播速度快10倍”，你认为他的说法是______
（填“正确”或“错误”）的，你判断的依据是________________________
_____________________________________。
错误
信号和信号都是电磁波，电磁波在空气中传播速度约等于光速
谢谢观看！

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