第4章—信道.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,第,四,章 信道,一、信道的定义与分类；,二、电磁波；,三、无线信道；,四、有线信道；,定义,：信号的通道；,分类,：可分为狭义信道和广义信道；,一、,信道的定义与分类,2,狭义信道,仅指传输媒质；,通信效果的好坏，很大程度上依赖于狭义信道的特性；,有线,信道,：,明线、,双绞线、同轴电缆、,光纤,等；,无线,信道,：,微波、卫星等；,一、,信道的定义与分类,3,广义信道：,除传输媒质外，还包括有关的转换设备，范围扩大了。如发送设备、接收设备、天线、调制器、解调器等；,狭义信道是广义信道重要的组成部分；,按照广义信道包含的功能，分为,调制信道和编码信道。,一、,信道的定义与分类,4,广义信道：,一、,信道的定义与分类,5,现代通信都是,运用,电磁波,（携带能量）传送信息；,二、电磁波,6,1,、理论,1864,年，,英国,麦克斯韦，经典电磁场理论和光的电磁理论；,交变的电场会产生交变的磁场，交变的磁场又会激起交变的电场，这种电场、磁场无限地交变产生，合称电磁场。这种交变的电磁场会在空间以波的形式由近及远地传播开去,电磁波,；,二、电磁波,麦克斯韦,7,2,、证实,1888,年，赫兹，实验证实电磁波存在；,二、电磁波,8,3,、应用,电话，电报，无线电广播，电视、电脑、微波炉、电热毯、电冰箱,二、电磁波,9,红外线,：利用其热作用来加热物体和进行红外线遥感；,烤箱中的红光,不是红外线,(,看不见,),。,3,、应用,二、电磁波,有人试图进入它的探测范围时，,人体产生微弱红外线，,它就会发出警报声，直到人离开才停止。,10,注意：除发出紫外线（看不见）外，还发出少量紫光和蓝光,看起来是淡蓝色的。,3,、应用,二、电磁波,紫外线,：,消毒灯、验钞机；,11,电磁波谱,波长短,波长长,频率高,频率低,12,无线电波划分,波段,波长,频率,传播方式,主要用途,长波,30000m,3000m,10kHz,100kHz,地波,超远程无线电通信和导航,中波,3000m,200m,100kHz,1500kHz,地波和天波,调幅（,AM,）,无线电广播、电报、通信,中短波,200m,50m,1500kHz6000kHz,短波,50m,10m,6MHz30MHz,天波,微波,米波,（,VHF,）,10m,1m,30MHz300MHz,近似直线传播,调频（,FM,）,无线电广播、电视、导航,分米波,（,UHF,）,1m,0.1m,300MHz3000MHz,直线传播,电视、雷达、导航,厘米波,10cm,1cm,3000MHz30000MHz,毫米波,10mm,1mm,30000MHz300000MHz,13,无线电波的接收,无线电波的发射,无线电波的传播,三、无线信道,14,电磁波的,产生,？,1,、,无线电波的,发射,三、无线信道,LC,振荡电路,振荡电流,周期变化的,电场和磁场,电磁波,15,向外界有效发射电磁波的,条件,？,1,、,足够高的振荡频率,：频率,f,越高，发射电磁波的本领越大；,2,、振荡电路的电场和磁场必须分散到,尽可能大的空间,；,1,、,无线电波的,发射,三、无线信道,改造,LC,振荡电路,由闭合电路成开放电路：,L,2,开放电路,地线,天线,16,1,、,无线电波的,发射,如何利用无线电波携带信息？,载波,(,高频,),信息对应的,基带信号,(,低频,),已调信号,(,高频,),三、无线信道,17,振荡器,三、无线信道,发射塔,18,方式主要有三种：地波、天波、视线传播；,2,、,无线电波的,传播,三、无线信道,地 面,对流层,平流层,电离层,10 km,60 km,0 km,地球大气层的结构,19,1),地波,2,、,无线电波的,传播,传播路径,地 面,三、无线信道,20,2),天波,2,、,无线电波的,传播,地 面,信号传播路径,三、无线信道,21,3),视线传播,2,、,无线电波的,传播,d,d,h,接收天线,发射天线,传播途径,D,地面,r,r,三、无线信道,22,远距离通信：,中继通信,2,、,无线电波的,传播,无线电中继,三、无线信道,23,远距离通信：,卫星通信,：静止卫星、移动卫星；,2,、,无线电波的,传播,三、无线信道,24,远距离通信：,平流层通信,：位于平流层的高空平台作为转发站；,2,、,无线电波的,传播,三、无线信道,25,大气对电磁波传播的影响：,2,、,无线电波的,传播,三、无线信道,频率,(GHz),衰减,(dB/km),衰减,(dB/km),水蒸气,氧气,降雨率,26,4),散射传播,电离层散射；,对流层散射；,流星余迹散射；,2,、,无线电波的,传播,三、无线信道,流星余迹散射通信,流星余迹,27,3,、,无线电波的,接收,三、无线信道,电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，频率跟激起它的电磁波的频率相同；,当接收电路的,固有频率,跟接收到的,电磁波的频率,相同时，接收电路中产生的振荡电流最强,（,电）,谐振,电路、,“选台,”,；,如何接收无线电波？,28,收音机的,调谐电路,通过可变电容改变调谐电路的固有频率，使其与接收电台的电磁波频率相同，此,电流最强,“选台”。,可变电容,3,、,无线电波的,接收,三、无线信道,29,调谐,电路接收到的感应电流是已调制的高频振荡电流，还需要解调（,检波,），恢复原信号,;,3,、,无线电波的,接收,三、无线信道,30,空间波；,不受任何约束,开放式系统；,能量分散，传输效率低；,4,、,电磁波的特点,三、无线信道,31,需定向天线发射和接收；,天线的形状和大小由,f,决定；,天线的形状还由承担的任务决定；,4,、,电磁波的特点,三、无线信道,32,明线,最早发展和使用的传输介质；,由电线杆支持，架设在地面，,平行而相互绝缘的架空裸线线路；,导线采用钢、铝或铜线，线径,3-4mm,；,敷设技术简单，价格便宜，,衰耗小,。,易受气候和外界电磁干扰的影响，,通信质量不稳定，,容易短路，伤人等事故,；,四、有线,信道,33,双绞线,四、有线,信道,导体,绝缘层,34,同轴电缆,四、有线,信道,35,光纤,四、有线,信道,36,增强光纤的机械强度。,裸光纤，光纤的光学及传输特性主要由它决定。,光纤,-,结构,涂敷层,包层,纤芯,37,光纤,-,折射率分布,阶跃型,(,均匀,),光纤,渐变型,(,非均匀,),光纤,38,光纤,-,传输原理,几何光学法,分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布；,光纤传输的波动理论,;,39,阶跃型光纤,一、几何光学法,光纤,-,传输原理,40,渐变型光纤,一、几何光学法,光纤,-,传输原理,41,光纤中，,导波大部分是线偏振波,(E,和,H,只存在于垂直于传播方向的一个方向上,),；,线偏振波,电磁场的分布,线偏振,(Linearly Polarized),模式,LP,光沿着光纤以不同模式传播；,不同结构,(,参数,),光纤传输的,LP,v,及数量不同；,二、光纤传输的波动理论,光纤,-,传输原理,42,(1),损耗,吸收损耗；,散射损耗；,弯曲损耗；,光纤,-,传输,特性,43,(2),色散,模式色散,；,材料色散,；,波导色散,；,光纤,-,传输,特性,44,光纤,-,光缆,45,各种有线传输媒质,的性能比较,传输媒介,价格,电磁干扰,频带宽度,最大中继距离,UTP,最便宜,高,小,100,米,STP,一般,低,中等,100,米,同轴电缆,一般,低,大,185,米,/,500,米,光纤,最高,没有,很大,几十公里,46,导行波；,受导体或介质边界的约束，,且,c,；,近似封闭式系统；,能量较集中，传输效率高；,电磁波的特点,四、有线,信道,47,