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(共49张PPT)
第十七章　电磁波与
现代通信
第三节　现代通信(案例一)
预习清单
　　1.卫星通信是利用＿＿＿＿＿＿＿作为中继站(负责接收并转发＿＿＿＿＿＿)的无线通信方式,通常采用＿＿＿传递信息。
　　2.卫星通信系统是由＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿三大部分组成的。
地面端
微波
空间端
人造地球卫星
无线电信号
用户端
预习清单
　　3.空间端大多采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿。它绕地球一周的时间与地球＿＿＿的周期相同。从地面上看去,它似乎总是静止在＿＿＿上空。
　　4.一般来说,＿＿颗在赤道上空＿＿＿＿＿的地球静止轨道卫星组成的通信系统发出的电磁波,就几乎可以覆盖＿＿＿＿＿表面。
自转
赤道
地球静止轨道卫星
三
均匀分布
整个地球
预习清单
　　5.通信卫星具有＿＿＿＿大、＿＿＿＿＿长、不受＿＿＿＿＿限制等许多独特的优点。
　　6.卫星通信不仅在全球性的＿＿＿、＿＿＿＿＿中成为重要的信息传输方式,而且在＿＿＿＿＿、＿＿＿等方面发挥着重要作用。
电话
通信距离
地理环境
覆盖面
电视广播
全球定位
导航
预习清单
　　7.人们把那些能够传输＿＿＿＿的极其纤细的材料称为＿＿＿＿＿,简称光纤。由多根光纤制成的光信号传输线称为＿＿＿。
　　8.光纤通信是一种利用＿＿＿在＿＿＿＿＿中传输信息的通信方式。光纤通信的容量＿＿＿,不会受
＿＿＿＿＿＿的干扰,通信质量比其他有线通信＿＿＿＿。
光波
光导纤维
光缆
光信号
光导纤维
极大
外界电磁场
高得多
课程导入
　　现在我们可以通过手机视频通话、在家看高清电视直播、用光纤网络高速上网,这些是依靠什么通信技术实现的呢
　　现代通信技术基本可以分为无线和有线两种方式,今天我们就来学习现代常见的通信方式。
任务一：探究卫星通信
　　1.卫星通信的概念
　　卫星通信是利用无线电波中的微波来传递信息的。微波的性质与光波相近,大致沿直线传播,不能沿地球表面绕射。
　　微波不能直接把信号从A处传到B处。请大家讨论一下,怎么解决这个问题呢
任务一：探究卫星通信
　　在地球表面上每隔50 km建一个微波中继站,把上一站传来的信号处理后,再发射到下一站去,把信号从A处传到B处。
任务一：探究卫星通信
　　请大家思考一下,这种建微波中继站的方式有什么弊端呢
　　远距离传播信息需要的中继站太多,如果遇到雪山、大洋等特殊地形则根本无法修建中继站。
任务一：探究卫星通信
　　随着科技的发展,人们发现可以用通信卫星作为微波通信的中继站。
任务一：探究卫星通信
　　通信卫星通常采用地球静止轨道卫星,地球静止轨道卫星在地球赤道平面内距地球表面约35 800 km的轨道上运行,它绕地球一周的时间与
地球自转的周期相同,
约为24 h。从地面看去,
它似乎总是静止在赤道
上空。
任务一：探究卫星通信
　　请大家根据学过的数学知识计算一下,如果想使通信卫星发出的电磁波覆盖整个地球表面,至少需要几颗通信卫星
　　三颗在赤道上空均匀分布
的地球静止轨道卫星组成的通
信系统发出的电磁波,就几乎可
以覆盖整个地球表面。
任务一：探究卫星通信
　　卫星通信系统的组成是什么 它们是怎样工作的
　　卫星通信系统由空间端、地面端和用户端三大部分组成。前面讲的地球静止轨道卫星构成了卫星通信的空间端。地面端将需要传输的数据转换成无线电信号并发送给空间端中的卫星,卫星接收到信号,经过处理放大再发送到地面端,地面端把信息转换成我们能理解的信息,再发送到用户端。
任务一：探究卫星通信
任务一：探究卫星通信
　　2.卫星通信的优点和缺点
　　卫星通信的优点:覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制,具有较高的可靠性和稳定性,能够在灾害或紧急情况下提供重要的通信支持,尤其是在长距离、边远山区和抢险救灾等的通信中更是大显身手。
任务一：探究卫星通信
　　卫星通信缺点:信号在传输过程中可能会受到天气、大气层等因素的影响,导致信号衰减或干扰;卫星造价高,有零点几秒的延迟,保密性不好。
任务一：探究卫星通信
　　3.我国卫星通信的伟大成就
　　卫星通信不仅在全球性的电话、电视广播中成为重要的信息传输方式,而且在全球定位、导航等方面发挥着重要作用。
任务一：探究卫星通信
　　我国于1984年4月8日成功发射了第一颗地球静止轨道试验通信卫星——“东方红二号”之后,又发射了多颗地球静止轨道卫星,实现了覆盖全国的信号传输,改变了边远地区通信落后的状况。
任务一：探究卫星通信
任务一：探究卫星通信
　　看了“东方红二号”系列卫星的发射视频后,谈谈你的感想。
　　第一颗地球静止轨道卫星的发射,使中国成为世界上少数几个能自己独立研制、发射地球静止轨道卫星的国家之一,这是中国航天事业的一个重要里程碑。
任务一：探究卫星通信
　　2022年7月13日,我国成功发射了“天链二号”03星。它与先前发射的“天链二号”02星、“天链二号”01星三星联网,组成了我国第二代地球同步轨道数据中继卫星系统。
任务一：探究卫星通信
任务一：探究卫星通信
　　看了“天链二号”系列卫星的发射视频后,谈谈你的感想。
　　“天链二号”系统的主要任务是为载人飞船、载人空间站等载人航天器提供数据中继和测控服务,如协助完成天地通话、太空授课、交会对接等重要任务。“天链二号”系统不仅服务于国内航天任务,也为国际合作提供了技术支持,彰显了中国航天的科技实力。
任务二：揭秘光纤通信
　　1.光纤通信的概念
　　下面,我们来学习另一种通信方式——光纤通信。
　　20世纪30年代,一个制玻璃的工人偶然发现,光能沿着长长的玻璃棒传输。于是,科学家们开始试验用拉得很细的玻璃丝来做激光的传输线,并获得了成功。
任务二：揭秘光纤通信
　　人们把那些能够传输光信号的极其纤细的材料称为光导纤维,简称光纤。
任务二：揭秘光纤通信
　　由多根光纤制成的光信号传输线称为光缆。
任务二：揭秘光纤通信
　　先将光纤拉直,用激光笔照射
光纤的一端,观察光纤的另一端能
否看到激光笔发出的光;再将光纤
弯曲,用激光笔照射光纤的一端,观
察光纤的另一端是否还能看到激
光笔发出的光。
任务二：揭秘光纤通信
　　注意:实验应在光线较暗的地
方进行;要在侧面观察光纤的另一
端是否有光,不要用眼睛直接在光
纤的另一端观察,以免灼伤眼睛。
　　不论光纤拉直还是弯曲,在另
一端都能看见激光笔发出的光。
任务二：揭秘光纤通信
　　根据学过的光学知识想一想,为什么光能从弯曲光纤的一端传到另一端呢
　　光是经过多次反射后,从光纤的一端照射到另一端的。
任务二：揭秘光纤通信
　　光纤通信传递信息的过程:在光纤通信中,首先利用电光转换技术把电信号转变为光信号,并通过光纤传递到接收端,再把光信号转变为电信号,从而实现信息的传递。
任务二：揭秘光纤通信
　　2.光纤通信的优点和缺点
　　优点:信息容量大,传输速度快,不受外界电磁干扰,保密性好;光纤不怕潮湿、耐腐蚀、能量损耗低,使得光纤通信质量比其他有线通信高得多。
　　缺点:光纤性质脆,需要适当地涂敷加以保护;光纤的弯曲半径不宜太小。
任务二：揭秘光纤通信
　　3.光纤通信的应用
　　光纤通信在生活中很常见,你身边有哪些利用光纤通信的实例呢
　　家里上网用的通信网络,以及有线电视、可视电话、视频会议等。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　1.信息通信技术的发展
　　世界移动通信技术在不断发展,从第一代移动通信技术(1G)发展到了第五代移动通信技术(5G)。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　2.我国的5G通信技术全球领先
　　我国信息通信技术经历了“从1G的空白阶段,无自主技术;2G的跟随阶段,主要依赖国外技术;3G的实现突破,拥有自主知识产权的技术标准;4G的与国际并跑,技术水平大幅提升;到现在5G的全球领先”的发展历程。现在我国已成为5G通信标准制定的核心成员,拥有最多的5G标准必要专利,建成并开通的5G基站总量世界第一。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　看了“全球5G看中国”的视频后,谈谈你的感想。
　　我国5G技术的发展体现了我国在科技创新领域的自主创新能力,提升了国际地位,为未来的科技发展奠定了基础。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　3.5G技术的应用领域
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　5G技术在各领域的应用方式和效果:
　　①生活领域:智能家居,远程控制家里的各种用电器;网上购物;等等。
　　②工业领域:工厂通过5G网络连接机器人、传感器和云端平台;用5G网络实现重型机械的远程控制,应用于危险环境作业;等等。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　③医疗领域:高清视频与实时数据传输支持远程手术指导;通过智能穿戴设备实时采集人体的生理数据,云端分析降低入院率;等等。
　　④交通领域:实现车辆编队行驶和实时路况播报;利用无人驾驶实现物流配送;等等。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　4.“墨子号”与量子通信
　　观看“‘墨子号’与量子通信”的视频并谈谈自己的感想。
任务三：探索不断发展的信息通信技术
任务三：探索不断发展的信息通信技术
　　“墨子号”的发射成功,不仅为信息安全筑起了一道长城,更是我国综合实力的直观体现,让世界看到了我国在科学领域的自主创新底气。对我们每一位中学生而言,未来还有很多探索和挑战,这就需要我们在课堂上夯实基础知识,在好奇中追问科学本质,用扎实的学习与不懈的探索,续写属于中国的科技传奇。
核心总结
　　1.卫星通信
　　(1)卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站,采用微波传递信息的无线通信方式。
　　(2)卫星通信具有覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制等许多独特的优点,在长距离、边远山区和抢险救灾等的通信中作用显著。
核心总结
　　(3)我国1984年发射了“东方红二号”地球静止轨道试验通信卫星;2022年发射了“天链二号”03星,它与先前发射的“天链二号”02星、“天链二号”01星三星联网组成了我国第二代地球同步轨道数据中继卫星系统,为载人航天器提供数据中继和测控服务。
核心总结
　　2.光纤通信
　　(1)光纤通信是利用光波在光导纤维(简称光纤)中传输信息的一种通信方式。发射端通过电光转换技术将电信号转变为光信号在光纤中进行传输,接收端再将光信号转变回电信号实现信息传递。
核心总结
　　(2)光纤通信的原理:光在光纤中经多次反射从一端传到另一端。
　　(3)光纤容量极大(一根头发丝那样细的光纤就可以实现近300亿人同时通话);不受外界电磁场干扰(光纤不导电,无电磁感应现象);不怕潮湿、耐腐蚀、能量损耗低,通信质量高。
核心总结
　　3.不断发展的信息通信技术
　　(1)我国经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领先”的发展历程,现在已是5G通信标准制定的核心成员,拥有最多5G标准必要专利,5G基站总量世界第一。
　　(2)5G与先进传感、人工智能等技术融合,可提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等服务,应用于移动医疗、车联网、智能家居、工业控制等物联网领域。
课堂评价
　　1.我们用地球静止轨道卫星作为微波通信的中继站来实现全球通信,至少需要几颗地球静止轨道卫星 要通过地球静止轨道卫星适时地获得地球背面的信息,其信息传递路径大概是怎样的
　　三颗。地球背面的信息发射装置先将信息发送到第一颗地球静止轨道卫星,该卫星接收信息后,将信息发送到第二颗地球静止轨道卫星,第二颗地球静止轨道卫星再将信息发送到地球正面的接收站。
课堂评价
　　2.为什么光能从弯曲的光纤一端传到另一端
　　光从弯曲的光纤一端射入,经过多次反射传到另一端。

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