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第二章信道主要内容：信道的定义、分类和模型常用的传输媒质无线电波的传播方式信道对信号的影响信道容量和香农公式2.1信道下一页上一页返回传输信道是以传输介质为基础的信号通道，是任何通信系统中必不可少的组成部分。信道的传输特性将直接影响系统的性能。根据信道或传输媒质的特性以及分析问题的需要，可以对信道进行不同的分类。2.1.1信道分类下一页上一页返回广义信道狭义信道信道调制信道编码信道有线信道无线信道恒参信道变参信道无记忆编码信道有记忆编码信道双绞线同轴电缆光纤长波信道短波信道微波信道…1.狭义信道和广义信道狭义信道即可以传输光或电信号的各种传输媒介广义信道由传输媒介和部分收发端的通信设备组成（为方便研究），常用的有调制信道和编码信道。2.2传输介质之有线下一页上一页返回1.双绞线双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。扭矩越短抗干扰能力越强绞合的目的:(1)减少线对之间的相互干扰，(2)同时增强了机械和电气稳定性扭距两根绝缘铜线非屏蔽双绞线UTP3类UTP5类UTP阻值为100欧姆，每英尺绞合3-4次，应用如电话线，10Base-T阻值为100欧姆，每英寸绞合3-4次，应用如100Base-T等。屏蔽双绞线STP阻值为150欧姆，外部加一金属包层来屏蔽干扰，应用如令牌环等分类双绞线2.2传输介质之有线UTP与STP的区别：STP要求建筑物要有良好的接地系统。STP能减少辐射，防止信息被窃听。STP可阻止外部电磁干扰的切入，使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。双绞线2.2传输介质之有线双绞线的优缺点：优点：占用空间小，便宜，灵活，易弯曲，易安装。缺点：传输衰减大，因而传输距离短，有时有来自临近信道的串话干扰。应用：主要应用于电话线路，传输语音和数据双绞线的类型：常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类，7类线，前者线径细而后者线径粗双绞线2.2传输介质之有线下一页上一页返回2.同轴电缆同轴电缆由内导体，绝缘层外导体和塑料保护外套组成，如下图示：分类内外导体组成一组线对，外导体同时起到屏蔽外界电磁干扰的作用内导体绝缘材料外导体塑料外皮基带同轴电缆：阻抗为50欧姆，用于局域网数据传输1宽带同轴电缆：阻抗为75欧姆，CATV网以及PSTN局间传输同轴电缆2.2传输介质之有线同轴电缆的优缺点：优点：与双绞线比，抗干扰能力强，支持更高的数据传输率，可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信（细缆的传输距离为185米，粗缆为500米）。缺点：体积大，细缆的直径0.26厘米，粗缆直径1.27厘米，占用电缆管道空间大；不能承受缠结、压力和严重的弯曲，否则损坏电缆结构，阻止信号的传输；成本高，接头制作复杂。这些缺点正是双绞线能克服的，因此在局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代。应用：设备的支架连线，闭路电视(CCTV)，共用天线系统(MATV)以及彩色或单色射频监视器的转送。同轴电缆2.2传输介质之有线光纤1.光纤光纤由纤芯、包层和涂覆层构成光纤是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为纤芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.1--0.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。2.2传输介质之有线光纤的分类：单模光纤：单模光纤是指按工作波长，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤多模光纤：多模光纤是指按工作波长，能传播多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUltiModeFiber）光纤2.2传输介质之有线光纤的优缺点：优点：频带宽，频带的宽窄代表传输容量的大小；损耗低，比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。在全部有线电视频道内具有相同的损耗（无需均衡器），同时损耗几乎不随温度而变；重量轻，光纤非常细，安装十分方便；抗干扰能力强，光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的的影响，因此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。保真度高，因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引入新的非线性失真；工作性能可靠，一个系统的可靠性与该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高；成本不断下降。光纤2.2传输介质之有线光纤的应用：通信应用：在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤医学应用：光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用。传感器应用：与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度等。艺术应用：由于光纤的良好的物理特性，光纤照明和LED照明已越来越成为艺术装修美化的用途。光纤2.3传输介质之无线无线电波的波段划分：2.3传输介质之无线无线电波的传播方式：由于地面、高山、电离层等对各波段无线电波的吸收、反射、透射等性能的不同，无线电波在空间适宜的传播方式通常有以下三种：地波传播天波传播视距（空间波）传播2.3传输介质之无线地波传播：定义：地波传播是无线电波沿地球表面附近空间的传播，传播时可随地球表面的弯曲而改变传播方向。地球表面分布有起伏不平的山峦，以及高低不平的建筑物等障碍物，无线电波只能绕过这些障碍物，才能传到较远的地方。当电磁波的波长大于或等于障碍物的尺寸时，波的衍射性能好，即可绕过障碍物。长波、中波和波长较长的短波能实现地波传播。特点：适合2MHZ以下的电磁波，性能稳定，距离受限，要求天线的长度很长。2.3传输介质之无线天波传播定义：天波传播是无线电波通过电离层的反射而进行的传播。电离层的反射特性还与无线电波的波长有关，波长越长，越容易反射，所以长波、中波、短波都可以被电离层反射，而微波和超短波则穿透电离层不反射。天波最适合短波传播，因为电离层对长波的吸收太强。特点：适合2—30MHZ波段，频率越高，越适合反射，但频率太高，将穿透电离层。2.3传输介质之无线视距（空间波）传播：定义：视距（空间波）传播是指无线电波像光一样传播。由于地球近似球体，因此，空间波是传不远的，传播的最远距离不能超出视距。空间波是不能进行远距离传播的，当然，无线电波除了直接从发射天线传播到接收天线外，也可以经过地面反射而传到接收天线。因此，接收天线收到的应是这两种波的合成波。超短波和微波一般采用空间波传播特点：适合30MHZ以上波段，传输距离受限。