资源简介

(共29张PPT)
卫星通信和
光纤通信
第3节
第二十一章　电磁波及其应用
1
了解卫星通信、光纤通信。
2
通过学习现代通信知识，了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
学习目标
在相同的时间内，播放视频和播放音频传递的信息量一样吗？
情景引入
信息理论表明：
作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。
相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多的信息。
一、卫星通信
1.卫星通信的概念
利用通信卫星做微波通信的________来进行通信的方式叫卫星通信。
中继站
合作探究
2.同步通信
(1)通信卫星大多是相对地球静止的_________。
(2)要实现全球通信，在地球的周围至少均匀配置___颗地球静止卫星。
(3)利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。如我国的______
______________，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
同步卫星
3
北斗
卫星导航系统
3.全球通信
在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。
4.卫星通信的组成
由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。
事实上，一颗通信卫星就是一个微波中继站。
5.卫星通信特点
通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响，建设速度快；易于实现广播和多址通信。
6.中国北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
学以致用
1.(2025·厦门思明区月考)2024年3月20日，我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射，它通过　　　　实现地球与月球背面的信息传递，如图所示，“鹊桥二号”在　　(选填“A”或“B”)点时，可以实现月球背面与地面的通信中转。
电磁波
B
2.人类可以用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信，至少用　　颗地球静止卫星就可以实现全球通信。
3
思考：月球能否作为微波通信的中继站？为什么？
答案　月球离地球太远，信号衰减、时间延迟等因素都会造成不利的影响，且通信的两地要同时见到月球时才能通信，因此月球不适合作为微波通信的中继站。
二、光纤通信
实验：水流导光
按步骤进行操作，观察现象。
活动过程：
(1)塑料瓶一侧开小孔，瓶内盛水，水面高于小孔。
(2)激光从另一侧水平射向小孔。
现象：水从小孔流出时，光随弯弯的水流照到地面时，在地面产生一个光斑。
合作探究
1.激光
(1)激光的概念：频率______、方向__________的光叫激光。
(2)激光通信容量更大
电磁波的传播速度______光速，实际上光也是一种_______。与微波相比，光的频率______。
单一
高度集中
等于
电磁波
更高
2.光导纤维
(1)光导纤维简称______，是一种非常细的______丝，激光可在光纤里传播，不受外界干扰。
光纤
玻璃
实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125~140 μm。一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆。
(2)携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，在内壁上多次______，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
反射
光导纤维
携带信息
的激光射入
携带的信息
随激光射出
(3)光纤通信是利用______在光导纤维中传输信息的一种通信方式。由于光的频率很____，在一定时间内可以传输大量信息。
激光
高
我国光缆通信的发展十分迅速，目前光缆可以通达所有地区(市、州)，而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。光纤通信已经成为我国长途通信的骨干力量。
3.光纤通讯技术的发展
1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，并得以实现，高锟被誉为“光纤之父”。
1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，制成了世界上第一台红宝石激光器。
学以致用
历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是(　　)
A.微波 B.光波
C.无线电波 D.超声波
B
思考：与传统通信方式相对，光纤通信有哪些优点？
答案　传输频带极宽，通信容量很大；
光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
1.北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运行的卫星导航系统，始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的发展理念，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。卫星导航在传递信息过程中主要依靠的是(　　)
A.超声波 B.次声波
C.电磁波 D.光导纤维
C
当堂检测
2.利用光导纤维在一定时间内可以传输较大量的信息，这是因为光波的
(　　)
A.波长长 B.波速快
C.频率高 D.看得见
C
3.早在100多年前，贝尔实验室就有了用“光话”替代电话的设想，后来科学家利用强光源产生的　 　，以及光导纤维技术，终于让光纤通信成为了现代通信的重要方式。如图是光导纤维工作示意图，光导纤维能传导光的基本原理是　　　 　。
激光
光的反射
4.电视台把无线电信号传送到高空中的通信卫星上，卫星再把信号传到地面上的其他地区，这样就实现了卫星电视转播。在调试过程中，电视台本身也需要接收卫星传回的信号，并和演播室用电缆传来的信号进行比较。这时发现从卫星传来的画面上，人物动作的变化总比电缆传来的画面相应的变化晚一些。
(1)解释产生这种时间延误的原因。
解：电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传到电视台，需要一定的时间，所以卫星传来的画面上，人物动作的变化总比电缆传来的画面上相应的变化发生得晚一些。
(2)已知通信卫星的高度大约是36 000 km，无线电信号传播的速度与光在真空中的速度相同，试估算画面延迟的时间。
解：无线电信号的路程s＝2h，
则画面延迟的时间t＝＝0.24 s。
5.我们的生活已经离不开信息的传递。我们不知不觉地把各种通信方式融入自己的生活和工作之中。请想一想，自己哪些地方用到了卫星通信和光纤通信。各举一个例子。
答案　卫星通信：卫星电视、卫星导航等。光纤通信：宽带网络等。
卫星通信
和光纤通信
卫星
通信
课堂小结
光纤
通信
1.微波在无线电波中，波长最短，频率最高；大致沿直线传播，需建中继站
2.卫星是微波中继站，可实现全球通信
3.特点：信号覆盖范围广，通信范围大
1.利用激光在光纤中多次反射传递信息
2.特点：传输信息量大，传输距离远，抗干扰能力和保密性强

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