课程序言+第1章 电信传输的基本概念

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1.2.2
电信传输系统模型
总结图1-2的一般结构,可发现哪些规律呢?
电缆、光缆、微波、卫星是不同形式的传输介质。 采用不同传输介质的电信传输系统具有不同的传输终端设备, 且名称也不同。
当电信传输系统采用电缆作传输介质时,此时传输终端设备
为电缆传输终端设备,相应的传输系统称为电缆传输系统或称 为电缆通信系统。 若采用光缆作传输介质,此时的传输终端设备为光端机,相 应的传输系统就称为光缆传输系统,或称为光纤通信系统。 若采用微波作载体,用微波中继站作信号转接,此时传输终 端设备就是微波端站,相应的传输系统就称为微波传输系统, 或称微波通信系统。
甚高频VHF
特高频UHF 超高频SHF 极高频EHF
同轴电缆或米波无 线电
波导或分米波无线 电 波导或厘米波无线 电 波导或毫米波无线 电
电视、调频广播、空中管制、车辆、 通信、导航
微波接力、卫星和空间通信、雷达 微波接力、卫星和空间通信、雷达、 无线宽带接入 雷达、微波接力、射电天文学
107~108 GHz
1.3 电信传输信道及传输介质
1.4 传输特性和传输单位
1.1通信基本概念及发展史 1.1.1 通信的定义
通信的目的是传递消息中所包含的信息。消息是客观 物质运动和主观思维活动的状态的一种反映,在不同时期 具有不同的表现形式。例如,话音、文字、符号、音乐、 数据、图片或活动图像等都是消息。 人们接收消息,关心的是消息中包含的有效内容,即信 息。通信则是进行信息的时空转移,即把信息从一方传送 到另一方。基于这种认识,“通信”也就是“信息传输” 或“消息传输”。
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电信传输系统的实际结构综合示例
图1-2
电信传输系统一般结构
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1.2.2
电信传输系统模型
图1-2表明:一个完整在电信传输系统包括哪几个组成部分呢? 必须具备传输介质(信道)、用户终端、交换机 、多路复用 设备和传输终端设备。各部分的作用如下:
1)话机、移动台作用: 是将话音信号转换成电信号,或者进行反变换。 2)交换设备的作用:实现局内用户间的信号交换,还能同其它 局的用户实现连接或转接。 3)多路复用设备的作用:实现多路信号的汇接(复用),用以提 高信道的传输容量。 4)传输终端设备的作用:将待传输的信号转换成适合信道传输 的信号,或进行反变换等。
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1.2.3信号的类型与电磁波波段的划分
按照电信号传载信息的形式不同,信号可分为: (1)模拟信号 是指模拟、仿照原有消息变化的电信号。这种信号的幅度 变化是时间的连续函数。如图1-4所示。 连续信号:标准的模拟信号; 抽样信号:准模拟信号; 典型的模拟信号:电话机送出的电信号,其频率范围大约为 300~ 3400Hz。 (2)数字信号 这种信号时间上和幅度上的取值都是离散的。数字信号在 传输上最主要的优点是它的抗干扰性强。如图1-6所示。 数据通信——通信传输的都是数字信号,如人与计算机和 计算机与计算机之间的通信。
由图1-7所示,通常无线电通信所用波段是在 波长为米至亚毫米范围,目前,移动通信、微波通 信和卫星通信这三种无线电通信方式都落在微波波 段,而除光纤通信以外的有线电通信所用波段是在 波长为千米至米范围;有线电视用户接入和计算机 局数据接入这2种通信方式则落在超短波(VHF)左 右。光纤通信在0.8~ 1.65微米红外波段。
Part1 电信传输原理
本章知识模块结构
第一模块:基础知识
阐述通信、电信、电信传输基本概念,电信传输系统的组成 与模型,信号频段划分与传输线信道关系,传输介质的结构,传 输特性和传输单位。
第二模块:有线传输线路的基础知识及技术应用。
重点包括目前正在应用的金属传输线理论,波导传输线理论, 光波导(光纤)传输理论的基本原理及其特性分析,并列举其光/ 电参数和实际工程应用举例。
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1.2
电信传输系统模型
1.2.1 电信及电信传输的基本概念 1.2.2 电信传输系统模型 1.2.3 信号的类型与电磁波波段的划分 1.2.4 电磁波常见传播模式 1.2.5 电信传输的主要特点
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1.2.1 电信及电信传输的基本概念
所谓“电信”,也可以理解为“电通信”的缩写, 电通信是狭义上的通信,仅指利用电子技术实现 传送信息和交流信息的通信方式。“电信”的概 念解释是:利用有线、无线的电磁系统或光电系 统,对语音、文字、数据、图像以及其他形式信 息的电信号进行的传送过程。
第三模块:无线传输信道的基础知识及技术应用。
重点包括无线通信传输理论,移动通信传输信道的特征,微 波传输基础理论,卫星传输的基本理论的原理和其信道特性分析, 以及建立各类无线传输损耗的模型、天线设计应用。
Part1 电信传输原理
第一章 电信传输的基本概念
本章内容提要
1.1 通信基本概念及发展史
1.2 电信传输系统模型
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1.1通信基本概念及发展史
1.1.2 通信发展史-2

1977年,美国芝加哥建成第一条光纤通信线路,长度为6km。 1988年建成了横跨大西洋的海底光缆系统,采用的是单模光 纤,总长达到19200km。 在移动通信方面,1946年美国在圣路易斯城建立了世界上第 一个公用汽车电话业务,频率从150~450 MHz。 在卫星通信方面,1957年10月,苏联发射了第一颗人造地球 卫星,1965年4月美国发射了第一颗商用卫星。
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1.2.2

电信传输系统模型
若仍采用微波作载体,用卫星作中继站,此时传输终端 设备就是卫星地面站(或地球站),相应的传输系统就 称为卫星传输系统或称为卫星通信系统。 总结: 无论是电缆通信系统、光纤通信系统,还是微波通信 系统、卫星通信系统,它们的基本结构形式都很类似, 其之间的差异仅在于电信号载体、传输媒质和传输终端 设备不同。 另外,不同系统中无线信号在自由空间传输需要的 天线结构不同。
Part One
电信传输原理
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Part1 电信传输原理
《电信传输原理》教材目录
第1章 电信传输的基本概念 第2章 金属传输线理论 第3章 波导传输线理论 第4章 介质光波导传输理论 第5章 无线传输基本理论 第6章 微波通信传输信道的特征 第7章 移动通信传输信道的特征 第8章 卫星通信系统及传输信道特征
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
表1-1
频率范围 3Hz~30 kHz 3×10 ~
-5
波段(频段)划分及典型应用
传输媒质 有线线对或长波无 线电 有线线对或长波无 线电 同轴电缆或短波无 线电 同轴电缆或短波无 线电 用 途 音频、电话、数据终端长距离导航、 时标 导航、信标、电力线通信 调幅广播、移动陆地通信、业余无 线电 移动天线电话、短波广播定点军用 通信、业余无线电
课程概况

课程性质:特色--专业--核心


适用专业:通信工程与电子信息大类
课程学时/学分:64学时/4学分 先修课程:高等数学、电磁场、电路分析等
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“电信传输理论与工程”课程序言
课程讲什么? 上课学什么?
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“电信传输理论与工程”课程序言
课程特点及内涵


既有较强的理论性,又有广泛的工程背景; 以电磁场理论和电路理论为基础,对以电磁波 为载体的电信号传输的基本概念、基本原理和 传输信道及其特性进行讨论和分析; 系统介绍各类常见有线和无线通信传输系统的 组成和实现原理; 系统介绍通信光缆与电缆的工程设计、施工及 典型应用; 与基础课的学习方法有很大区别; 技术概念性知识巨细、庞杂、繁多。
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1.2.2
点到点电信传输系统的一般模型
电信传输系统模型
信源
发信 设备
收信 设备
信宿
变换器A 图1-1 电信传输系统模型示意图
反变换器B
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1.2.2

电信传输系统模型

图1-1中发信终端置于变换器A的这一端,其功能 为:把消息变换成与信道相适配的电信号或光信 号,并让信号进入该信道。 收信终端位于反变换器B的那一端,其功能为将 从信道收下来信号进行衰减补偿,并消除或减小 畸变和噪声对有用信号的干扰,进行反变换,使 其消息重现原貌。
3×10-5 紫外、可见光、 光纤或激光空间传 -4 3×10 cm 红外 播
光通信
1.2.4 电磁波常见传播模式


在研究传输线理论时主要包括以下两方面的内容: 一是研究所传输波类型的电磁波在传输线横截面内电场和磁 场的分布规律(场结构或模式或波型),称为横向问题; 二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律, 称为纵向问题。 在传输线(有界空间中)导行的电磁波的类型(也称为模式 或场结构或场分布),按其有无纵向场分量Ez和Hz,可分为 四类: (1)横电磁波(TEM波),这种波在传播方向Z上既无纵向 电场Ez分量又无纵向磁场Hz分量,即Ez=0且Hz=0。电场、 磁场分量都在横截面上与传播方向垂直。这种模式只能存在 于双导体传输线和无线传输(无界空间理想介质)中。
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1.1通信基本概念及发展史 1.1.3 电信传输理论的发展史
• 1865年,麦克斯韦在题为《电磁场的动力学理论》的论文 中奠定了电磁场理论的基础,利用麦克斯韦的成果进行传 输线理论研究成为了可能。 • 1876年,亥维塞利用麦克斯韦方程推导出了经典电报方程。 • 1893年,英国物理学家汤姆逊(电子的发现者)出版了一 本论述麦克斯韦电磁理论的书,肯定了圆金属壁管子传输 电磁波的可实现性。 • 1897年,英国物理学家瑞利在发表的论文中,讨论了矩形 截面和圆形截面“空柱”中的电磁振动,即对应后来的矩 形波导和圆波导,并引进了截止波长的概念 • 1936年,贝尔实验室的科学家做出了实验波导线长为 260 m的青铜管,直径为12.5 cm,信号波长为9 cm。
波 长 104~108 m 103~104 m 102~103 m 10~102 mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
符 号 甚低频VLF 低频LF 中频MF 高频HF
30~300 kHz 300 kHz~3 MHz 3~30 MHz
30~300 MHz
300 MHz~3 GHz 3~30 GHz 30~300 GHz
1~10 m
10~100 cm 1~10 cm 1~10 mm


那么,“电信传输”就是指含有信息的电信号通 过某种具体物理媒质从一处传到另一处的传输过 程。
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1.2.2

电信传输系统模型
电信传输由电信传输系统实现,电信传输系统包括 了用户之间的许多电气设备和传输媒质(如金属导 线、光纤、自由空间等)所构成的总体。 一个最简单的传输系统,至少要由一个发送器(也 叫做变换器)、一个接收器(也叫做反变换器)和 把它们连接起来的传输媒质所组成。 所以,连接发送器、接收器二者的传输媒质是构成 电信传输系统的基本组成部分。
“电信传输理论与工程”
主讲老师基本信息 姓 名:姚玉坤 (教授) 工作邮箱:yaoyk@cqupt.edu.cn 工作部门:通信与信息工程学院 通信网络教研中心
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“电信传输理论与工程”
课程架构
Part One 电信传输原理
Part Two 通信光缆与电缆线路工程
2014年9月
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“电信传输理论与工程”课程序言
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
图1-4 模拟信号波形
图1-6 数字信号波形
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
图1-7 电磁波段划分图
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
定论1:电信号传输的实质是电磁波的传播。 定论2:通信所采用的传输方式是由电磁波的频率 所决定的。电通信的容量几乎与使用的频率成正比, 对通信容量的要求越高,使用频率就越高。
教材:
1.《电信传输原理》(第2版),胡庆、唐宏等编著。 电子工业出版社,2012年出版 2.《通信光缆与电缆线路工程》,胡庆、张德民等编著。 人民邮电出版社,2013年出版
参考书:
1.《光纤通信系统与网络》(修订版),胡庆、张德民等 编著。电子工业出版社,2012年出版
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“电信传输理论与工程”课程序言
从广义上说:无论采用何种方法,使用何种传输媒质 只要将信息从一个地方传送到另一地方,均可称为通信。
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1.1通信基本概念及发展史
1.1.2 通信发展史


在1837年,人类历史上第一次用电报进行电信联系,英国人 在1.5km的距离上作了电报表演。 1876年,贝尔获美国专利局授予的电话专利,并在1877年用 硬双铜线架设了电话线路,从此传输线开始了传输比电报信 号频率高得多的语音信号。 1948年美国建设了从纽约到波士顿的微波中继线路,传送 480路电话和1路电视信号。 1955年,完成从纽芬兰到苏格兰海底越洋同轴电话电缆。 1966年,英籍华人提出可以从石英中提炼超纯的细丝状纤维, 并用于光频成为光波导。
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