初中物理校本课程教案
现代数字通信技术
教材简析：
《现代数字通信技术》是初中九年级物理校本课程中的第二个课题内容，主要由“现代数字通信技术概述”、“电缆通信与微波中继通信”、“光纤通信 ”、“卫星通信”、“ 程控交换机”以及“IP电话”这六个方面的相关文字及插图所组成。
学情分析：
作为初中的学生，已经广泛地接触到了各种通信方式，但是并不等于他们已掌握了现代通信方式的特点及用途，尤其是现代数字通信技术，他们更不甚了解，同时也不了解数字通信方式是如何发展变化的，因此，让学生了解现代数字通信技术的变化与发展，感受科技的进步是教学重点。
教学目标：
1.知识目标：比较完整地了解数字通信技术的变化和发展以及各种数字通信方式各自的特点。
2.能力目标：学会根据实际情况，正确选择、使用相应的数字通信方式来解决各种问题。
3.情感目标：感受现代数学通信技术在日常生活中的应用，感受科技的进步给人们生活带来的无限便捷。
教学重点：感受现代数字通信技术的发展让我们的生活更美好。
教学难点：了解现代数字通信的方式和特点，学会正确选择数字通信方式来解决问题。
教学过程：
一、现代数字通信技术概述
通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的消息。通信中所传递的消息，有各种不同的形式，如符号、文字、语言、数据等，因而根据所传递消息的类别，在通信业务上中分为电报、电话、数据传输及可视电话等。
信息
信号
信号
信息
信源
发信器
传输线路
受信器
信宿
干扰/噪声
通信系统的一般框图
（一）通信系统的分类
1、按照传输媒质分类
（1）有线通信
消息的传输是用“导线”作为传输媒质来进行通信的。
将话筒的微弱电
信号进行放大，
使之符合一定的
标准要求。
将该信号继续进
行必要的转换，
使之符合网络或
信道的传输。
接收端进行相反的转换工作，恢复原始信号。
有线通道
信号
变换
网络接口
网络接口
信号
变换
有线通信系统的示意图
（2）无线通信
无线通信不需要架设线路而用无线电波在空间传播来传递消息。
射频放大
小学贫困生申请书解调
接收端
调制
射频功放
载波
发送端
无线通信系统的示意图
话筒的声电转换器把语音变成电信号，需经电台用高频（射频）振荡信号“运载”低频语音信号，然后再辐射出去。这一过程称为调制。高频振荡波称为载波。哪个牌子补水效果好
在接收端收到已调制的高频信号时，要将有用的低频语音信号分离出来（解调），再经扬声器的声电转换恢复为原始语音信号。由于信号较弱，在两端均有放大环节。
调制方式分类：
调制
幅度调制：也称调幅 (AM)
角度调制
调频(FM)
调相(PM)
（a）调幅方式
调幅方式是将低频信号“加”到高频载波信号的幅度上。
AM
uA
uM
uC
高频载
波信号
低频调
制信号
调幅后
信号
（b）调频方式
低频信号将导致高频载波瞬时频率的变化。
两种调制方式
相比, 调频方式载
波幅度恒定，在传
输中抗干扰特性优
于调幅方式。
无线通信中频段的划分:
无线频段划分
波段名称
超长波
长波
短波
中波
超长波(米波)
分米波
厘米波
毫米波
波长范围
频率范围
频段名称
甚低频(VLF)
低频(LF)
中频(MF)
高频(HF)
甚高频(VHF)
特高频(UHF)
超高频(SHF)
极高频(EFH)
10,000m~100 000m
1000~10 000m
100~1000m
10~100m
1~10m
10~100cm
1~10cm
1~10mm
3~30khz
30~300khz
300~3 000khz
3~30Mhz
生育保险报销时间30~300Mhz
300~3 000Mhz
3~30Ghz
30~300Ghz
不同频段的电波传播方式也不同。
数字通信系统
模拟通信系统
2、按照传输信号分类
（1）数字通信系统
变换器
信源
信源
编码
信道编码
调制
信道
噪声源
信源解码
反变换器
信道解码
解调
信宿
数字通信系统
信源编码:尽可能压缩冗余信息，使要发送的信息量减少。
信道编码:针对信道的干扰和噪声，对要传输的信息进行编码，提高信息传输的可靠性。
信道解码:负责按照编码规则进行检查和纠正错误。
信源解码:负责恢复原始信息。
（2）模拟通信系统
噪声源
信源
调制
信道
解调
信宿
数字通信系统
与数字系统相比，模拟系统的主要优点是频带利用率高，缺点是抗干扰能力差，不易保密，设备不易大规模集成，不适应飞速发展的计算机通信要求等。
二、电缆通信与微波中继通信
电缆通信是较早发展起来的通信手段，用于长途通信已有60年历史，在有线通信中占有突出地位。
微波中继通信是 20 世纪 60 年代发展的,它弥补了电缆通信的缺点。
微波站
微波站
中继站
通信网络
通信网络
微波通信系统示意图
微波中继通信分为模拟微波中继通信和数字微波中继通信两类，模拟微波中继通信虽然出现早、技术成熟，但正逐渐被数字微波中继通信所取代。目前数字微波中继通信已成为通信领域中一种重要的传输手段，并与卫星通信、光纤通信一起成为当今三大通信传输技术。
三、光纤通信
光纤通信与电缆通信相比具有容量大、传输距离长、抗电磁干扰性能好，并可以大量节省有金属。
光纤的全称是光导纤维，是用石英玻璃制成的纤维丝(直径约0.1mm) 在实际应用上是几条或几百条光线绞合成光缆其结构如图所示。
(a)层绞式
(b)单位式
(c)骨架式
(d)带状式
光纤
光纤
光纤
光纤带
加强构件
单位
塑料骨架
加强构件
防热层
光缆的一般结构图
光纤的结构示意图
光端机或
关口站
光端机或
关口站
再生站
通信网络
通信网络
光缆
今年母亲节光缆
光纤通信系统示意图
再生站：为了弥补光波在传输过程中的损耗，系统设有再生站，即光中继站。
光纤通信的优点：
（1）传输频带宽、通信容量大
载波频率越高，通信容量越大。目前使用的光波频率比微波频率高出百倍，通信容量可增加103～104倍。光纤通信适合于高速、宽带信息的传输。
（2）损耗低、中继距离远
目前制造的石英玻璃纤维丝纯净度极高, 故其损耗极低。从而在通信线路中可以减少中继站数量, 可以达到100km以上的无中继传输距离。同样速率的同轴电缆通信，无中继站距离仅为1.6km左右。
（3）抗干扰能力强、无串话
光纤是非导体、无电感，不受电磁干扰。因而在光纤通信中就不存在串话现象。
（4）保密性强
光纤内传播的光波基本不辐射，难以窃听，所以光纤通信和其它通信方式相比有更好的保密性。
（5）线径细、重量轻
光纤直径很小,制成光缆比电缆细而轻,便于敷设。
四、卫星通信
卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面大，不受地形条件限制，传输容量大，可靠性高。
卫星通信系统是一个以卫星为中继站, 实现各个地面站间通信的系统。
地面通信
网络
地面通信
网络
地面站
地面站
卫星
卫星通信系统示意图
卫星通信系统根据轨道的不同可分为同步轨道和中、低轨道系统，但系统基本结构相同。
卫星
(空间系统)
跟踪遥测
指令系统
监控
管理系统
地面站
系统
地面站
系统
通信业务
控制中心
…
卫星通信系统结构示意图
同步轨道是卫星处于地球赤道上空 35860 km处的圆形轨道,卫星在这个轨道上绕地球一周的时间恰好为24h银行房贷，卫星与地球处于相对静止状态，两者同步运行，这种卫星也称为地球同步卫星。范伟的喜剧电影
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