21.3 卫星通信和光纤通信 课件(共22张PPT) 2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册物理

(课件网) 第二十一章 电磁波及其应用 第三节 卫星通信和光纤通信 物理观念：了解卫星通信的基本原理，同步卫星的轨道特性及三颗卫星实现全球覆盖的机制，了解解光纤通信中激光的特性及光在光纤内的全反射传输原理。对比卫星通信（覆盖、延时）与光纤通信（容量、抗干）的优缺点。 科学思维：模型建构能力，通过卫星轨道示意图和光纤全反射光路图，抽象化通信系统的结构模型。 科学探究：实验设计与观察，通过“水流导光”实验模拟光纤传输，观察光在介质中的反射路径，理解卫星通信在定位的作用。 科学态度与责任：通过我国北斗系统、超高速光纤网络等成就，增强民族科技自豪感。社会责任意识，培养科技的价值观。 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。 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？ 微波：波长在10 m ～1 mm之间; 频率在30 MHz ～3 ×105 MHz之间的电磁波。 优点： 微波比中波、短波的频率更高，一定时间内可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千甚至几万路电话。 1.微波通信 知识点一：卫星通信 由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表 面传播就要设中继站。通常每隔 50 km 左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到 下一站去（如图）。要想使信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。 2.微波中继站 月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信。 解决方案：人造卫星通信。 在遇到雪山、大洋等根本无法建设中继站的情况时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星———月球进行微波中继通信呢？ 地球同步卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以叫作“同步”卫星。 3.地球同步卫星 有一些通信卫星是相对地球静止的同步卫星，从地面上看，它们好像悬挂在空中静止不动。 4.卫星通信 卫星通信的组成部分 用通信卫星作为微波通信的中继站来进行通信。 卫星通信:利用卫星做中继站的微波通信方式。 同步卫星：通信卫星大多相对地球“静止” ———同步卫星 通信卫星的板状两翼是太阳能电池，它将太阳能转化为电能，供卫星使用。碟形天线用来接收来自卫星的信号。 卫星通信由组成部分：同步卫星、地面中继站、地面通信控制中心、地面传输系统。 5.卫星通信的优点 卫星通信可用于国内或国际通信，能传输电报、电话、传真、电视和高速数据等，在地球周围配置3颗同步卫星，可以实现全球通信。通过卫星电视，一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面。 优点：（1）通信容量大，通信范围大。 （2）干扰小、不易受灾害影响。 （3）质量好、功效高，建设速度快。 （4）同一信通可用于不同方向和不同区域。 利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。例如，北斗卫星导航系统是中国着眼于 国家安全和经济社会发展需要， 自主建设、独立运行的卫星导航 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空间基础设施。 使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆 视频 北斗卫星导航系统 我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。与短波、微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息。不过，普通的光源包含了许多不同波长（频率）的光，难以用它携带信息。 （1）激光的特点：1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光———激光。 （2）光纤通信：物理学 ... ...