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第3節(jié) 衛(wèi)星通信和光纖通信
第二十一章 信息的傳遞
知識點
衛(wèi)星通信
知1－講
1
微波中繼通信
(1)微波傳播的特點：大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。所以要想讓它沿地球表面?zhèn)鞑ゾ?br/>要設中繼站，故必須每隔50 km 左右
就建一個微波中繼站，如圖1 所示，
把上一站傳來的信號處理后，再發(fā)
射到下一站去。


知1－講
(2)利用微波通信的原因：作為載體的電磁波，頻率越高，相同時間內可以傳輸的信息就越多。微波比中波和短波的頻率更高，可以傳遞更多的信息。
(3)優(yōu)點：容量大、質量好，并且可以傳送很遠的距離。
(4) 缺點：微波通信需要大量的中繼站進行信號處理和轉發(fā)，如遇到雪山和大洋無法建設中繼站時，微波通信就無法進行。
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2. 衛(wèi)星通信
(1)定義：用通信衛(wèi)星作為微波通信的中繼站來進行通信的方式。
(2)組成：衛(wèi)星通信系統(tǒng)由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)三部分組成。通信衛(wèi)星就像一個無人值班的太空微波中繼站， 它接收從一個地面站發(fā)射來的電磁波信號，經過處理后，再發(fā)送到另一個或幾個地面站。
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(3)優(yōu)點
① 信號覆蓋范圍廣。在地球周圍均勻地配置3 顆地球靜止衛(wèi)星，如圖2 所示，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現全球通信。
② 遠距離傳輸信息，通信容量大，干擾小，
質量好，效率高，不受陸地災害的影響，
建設速度快。
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(4)應用：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、天通一號、航空機載通信、海上通信與安全、野外作業(yè)與生態(tài)監(jiān)測等。
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深度理解
無線電波與微波:
在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，再短一些的是紅外線，再后面是可見光、紫外線、X射線和γ 射線。無線電波按波長可以分為長波、中波、短波和微波。
微波一般采用視距傳輸(直線)，可以用來傳輸電視信號，還可以用于雷達測距和衛(wèi)星通信等。
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拓展視野
地球同步通信衛(wèi)星：
地球同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉方向一致，運行周期等于地球自轉周期。地球同步衛(wèi)星中的地球靜止衛(wèi)星的運行軌道是位于地球赤道平面上的圓形軌道。其高度約36 000 km，衛(wèi)星在軌道上的繞行速度約為3.1 km/s。
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例 1
[中考·河北改編]我國太空計算星座021 任務12 顆衛(wèi)
星已成功發(fā)射，開啟了全球“太空計算時代”的新篇章。衛(wèi)星均搭載星間通信系統(tǒng)，它們之間傳遞信息是利用( )
A. 超聲波 B . 次聲波 C . 電磁波 D . 空氣
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解析：電磁波的傳播不需要介質，星間通信系統(tǒng)是利用電磁波來傳遞信息的。
答案：C
方法提示：推理法、排除法：衛(wèi)星一般在大氣層外，處于接近真空的環(huán)境中，不可能利用聲波傳遞信息。

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1 . 衛(wèi)星圖像是通過_______來傳遞的，這種波_______(填“能”或“不能”)在真空中傳播， 傳播速度約為_______ km/s。
電磁波
能
3×105
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知識點
光纖通信
2
1. 光纖通信：利用激光在光導纖維中傳輸信息的一種通信方式。
(1)激光：一種頻率單一、方向高度集中的光。
(2)光導纖維：簡稱光纖，是一種非常細的玻璃絲。
(3)光纜：把若干條光纖集成束，外面再敷上保護層便成為光纜。
2. 光纖通信的原理
將攜帶信息的激光從光纖的一端射入，激光在內壁上多次反射后從另一端射出，把激光攜帶的信息傳到遠方。光纖包括兩層：內層對光的折射本領較強；外層對光的折射本領較弱。如圖3 所示，光在光纖中傳播時，在拐彎處遇到內外層界面時，發(fā)生全反
射，重新回到內芯，經多次反射后
從另一端射出。
知2－講
知2－講
3. 光纖通信的優(yōu)點：容量大，傳輸距離遠、不怕雷擊、不受電磁干擾、通信質量高、保密性好。
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知識鏈接
全反射現象及發(fā)生條件:
光由光密介質進入光疏介質時，要遠離法線折射，如圖4所示。當入射角α增加到一定大小α′時，折射光線沿界面?zhèn)鞑ィ凑凵浣菫?0°，該入射角α′
稱為臨界角。若入射角大于臨界角，則
不發(fā)生折射，全部光線均反射回光密介
質，此現象稱為全反射。當光線由光疏
介質射到光密介質時，不會發(fā)生全反射。
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關于光纖通信，下列說法正確的是( )
A. 用的是普通可見光
B. 光導纖維必須拉直才能傳遞信息
C. 激光也是電磁波，激光的頻率比微波的頻率更高
D. 光導纖維只能傳輸可見光，不能傳輸信息
例 2
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解題秘方：本題利用概念理解法解答，即理解什么是光纖通信。
答案：C
解析：光纖通信是通過激光(頻率比微波高，傳輸信息能力更強)在光導纖維中傳播，將激光攜帶的信息傳輸到遠方的。即使光纖是彎曲的，光纖通信也不會受到太大影響。

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2. 如圖是一段光纖放大圖，AO 是一束入射到光纖上的激光，請畫出激光在光纖內壁上反射的大致光路。(完成一次反射即可)
解：如圖所示。
從地球發(fā)送的遙測數據被“祝融”號接收后，立即發(fā)
回應答信息至地球，這個過程最快也需要6 min 才能完成，由于通信往來時間延遲很多，“天問一號”在著陸火星時必須高度自動化。根據以上信息可知火星到地球的最近距離約為_______km。
易錯點
不理解衛(wèi)星通信中的延時
例 3
5.4×107
解析：電磁波的傳播速度v=3×108 m/s，由題意可得，電磁波從地球到火星所用的最短時間t=×6×60 s=
180 s，由v=可得，火星和地球間的最近距離s=vt=3×108 m/s×180 s=5.4×1010 m=5.4×107 km。
診誤區(qū)：
通信過程中，電磁波在地球與衛(wèi)星間傳播了一個來回， 計算時不能將路程按一個“球、星”間距離來計算。
衛(wèi)星通信和光纖通信
通信
微波中繼通信
衛(wèi)星通信
光纖通信
中繼站：衛(wèi)星

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