一、无线电波发射的基本原理
1. 有效发射的两个条件
- 频率足够高:频率越高,发射电磁波的本领越大。
- 开放电路:将闭合的LC振荡电路变成开放电路(利用天线和地线)。
2. 振荡频率公式
$$ f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} $$
$L$:自感系数(线圈)
$C$:电容(电容器)
要发射高频电磁波,需要减小 $L$ 和 $C$。
二、发射电路的演变:从闭合到开放
为了让电磁场散发到空间中,我们需要“展开”电路。
电场被束缚在极板间
闭合振荡电路
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发射电磁波
开放电路 (天线)
三、无线电波的发射——调制 (Modulation)
为了传送声音、图像等信号,必须把它们“加”到高频振荡电流上。这个过程叫做调制。
1. 调幅 (AM): 振幅随信号强弱变化
2. 调频 (FM): 频率随信号强弱变化
新增演示观察 FM 波形:波峰密集处代表信号强(或正半周),稀疏处代表信号弱(或负半周),振幅保持不变。
四、无线电波的接收——调谐 (Tuning)
接收天线会感应出各种频率的电磁波。为了选出我们需要的特定电台信号,需要利用电谐振现象。 使接收电路的固有频率与接收到的电磁波频率相同,电路中激起的感应电流最强。这个过程叫调谐(俗称选台)。
RADIO RECEIVER MODEL-X
98.0 MHz
88 MHz
108 MHz
当前目标电台:98.5 MHz
请旋转左侧旋钮,使接收频率与目标电台一致。
无信号... (沙沙声)
原理: 调节可变电容器 $C$,改变电路的固有频率 $f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$,当 $f_{固有} = f_{电台}$ 时,发生电谐振。
五、检波 (Detection/Demodulation)
接收到的电磁波是调制后的高频信号,我们无法直接感觉到。
必须从高频信号中把音频信号“取”出来,这个过程叫检波(也叫解调),是调制的逆过程。
核心元件: 通常利用二极管的单向导电性进行检波,再通过滤波器滤去高频成分。