通信原理第四章课件

[例] 若要求D = 50 km
D2 D2 502 h 50 m
8r 50 50
增大视线传播距离的其他途径 中继通信：
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4.1 无线信道
卫星通信：静止卫星、移动卫星 静止卫星：在距地面约35800km的赤道平面上人造卫星围绕地球转动 的周期和地球的自转周期相等，从地面上看卫星好像静止不动，称为 静止卫星。 三颗静止卫星作为转发站可以覆盖全球通信。 移动卫星（非静止卫星）：高度比静止卫星要低，周期也不同 费用高、延时大
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4.2 有线信道
1 明线
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4.2 有线信道
3 同轴电缆:由对地不对称的同轴管构成。
❖ 分类：
内层导体 绝缘体 外层导体 包层
50Ω同轴电缆：适于传输基带数字信号，常用于计算 机局域网或电话系统的远程传输；
75Ω同轴电缆：又称宽带同轴电缆主要用于模拟传输 系统，是CATV的标准传输电缆。
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编 码 信道
数字信道
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4.1 无线信道
根据通信距离、频率和位置的不同，电磁波传播可以分为： ➢ 地波 ➢ 天波或称电离层反射波 ➢ 视线传播
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4.1 无线信道
地波传播：电磁波沿弯曲的地球表面传播的传播方式 低频和甚低频，频率 < 2 MHz 有绕射能力,沿弯曲的地球表面传播 距离：数百或数千千米
4.2 有线信道
线路类型
架空明线 架空明线 对称电缆 对称电缆 小同轴电缆 小同轴电缆 中同轴电缆 中同轴电缆 中同轴电缆
通话路数
1+3 1+3+12
24 60 300 960 1800 2700 10800
频率范围 （kHz）
0.3~2.7 0.3~150 12~108 12~252 60~1300 60~4100 300~9000 300~12000 300~60000
1GHz以上的电磁波的传播衰减比较大，随着频率的增高， 衰减越严重
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4.1 无线信道
散射是由于传播媒体的不均匀性，使电磁波的传播产生向许 多方向折射的现象。散射现象具有强的方向性，散射的能量主要 集中于前方，故常称之为前向散射。
有电离层散射、对流层散射和流星余迹散射三种。
电离层散射 发生在30MHz~60MHz的电磁波上，散射信号的强度与
包层 （低折射率的媒体）
纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
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4.2 有线信道
按折射率分类：阶跃型和梯度型
(1)阶跃光纤。纤芯直径＝50～60μm，光线以折射形状沿纤芯 轴线方向传播，存在多条路径，并有较大的时延差，因而信号畸 变大。最早的多模光纤属此类。
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4.2 有线信道
(2)渐变光纤(梯度光纤）。纤芯直径＝50μm，光线以曲线形 状沿纤芯轴线方向传播，各条路径时延差较小，因而信号畸变较小。 纤芯的折射率分布近似为抛物线型，又称梯度光纤。目前，多模光 纤均为此类。
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4.0 信道分类
➢调制信道和编码信道
调制信道：用来研究调制与解调问题，其范围从调制器
输出端至解调器输入端；
编码信道：用来研究编码与译码问题，其范围从编码器
输出端到解码器输入端。
调制信道不包
括调调制制器信和道解中传
输 入编
码
器
调 制 器
发 转 换 器
调
媒 质
制
信编信制调编道 码码道器制收转换器信信外和信道道，编道的除还码的编是号称可解调器通了可器特码 ， 之编输号也调以信包 能 ，性信 常 为码的 ， 可器是质含 包 所会道 把 离后是 已 以的模译码器量调 含 以影中 编 散的已 调 是拟。制 调 ，响传 码 信数调 信 数输出的输 信 道字信 号 字，的 道 或信
平流层通信：是指利用平流层的高空平台代替卫星作为基站，高度一般为 17~22km，可以使用充氦飞艇、气球或飞机作为安置转发站的平台。
高度为20km,可以覆盖半径500km的面积，250个，就可以覆盖全球90% 的面积。
费用低廉、延时小，建设快、容量大。
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4.1 无线信道
大气层对于传播的影响 散射 吸收
30MHz以下的电离层反射信号的强度相比，要小的多，但是仍然 可以用于通信。
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4.1 无线信道
流星余迹散射：由于流星经过大气层时产生的很强的电离余迹 使电磁波散射的现象。
流星余迹
流星余迹特点 － 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km, 存留时间：小 于1秒至几分钟
频率 － 30 ~ 100 MHz 距离 － 1000 km以上 特点 － 低速存储、高速突发、断续传输
n(r)
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4.2 有线信道
按模式分类：多模光纤和单模光纤
低折射率 (包层)
高折射率 (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
输入脉冲
多模光纤
输出脉冲
输入脉冲
单模光纤
输出脉冲
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4.2 有线信道
单模光纤：纤芯很细，直径约10μm，光线以直线形状沿纤 芯轴线方向传播，只有一种传播模式，信号畸变很小。单模光纤 的带宽可以达到1Tbit/s
4.0 信道分类
信道是以传输媒质为基础的通道。信道连接发送端和接收端的 通信设备，其功能是将信号从发送端传送到接收端。
信道参数：信道带宽、容量、衰减、延迟、噪声
信道分类： 狭义信道：各种物理传输媒质，可分为有线信道和无线 信道。 广义信道：把信道范围扩大（除传输媒质处，还包括馈 线与天线、放大器、调制解调器等装置）后所定义的信 道。目的是为了方便研究通信系统的一些基本问题，可 分为：调制信道和编码信道。
传播路径 地面
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4.1 无线信道
d
发射天线
h
d D
传播途径 接收天线
视线传播： 频率 > 30 MHz
r
r
地面
特点：频率高于30M的电磁波能穿透电 离层，不被反射回来，此外也不具有绕射能力
距离: 和天线高度有关 h D2 D2 m
8r 50
D – 收发天线间距离(km) r地球半径6370km
增音段长度 ( km )
300 80~120
35 12~18
8 4 6 4.5 1.5
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4.2 有线信道
4 光纤： 物理结构和同轴电缆相似，但是没有网状屏蔽层。 中心是玻璃芯，称为纤芯，芯外面包围着一层折射率比芯低 的玻璃封套，称为包层。再外面是一层薄的塑料外套，用来 保护玻璃封套
包层 纤芯
折射角 入射角
n2 n1
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4.2 有线信道
从对信号的损伤来看，主要局限是损耗（衰减）、色散和非线性失真
光 衰减 纤 对 信 号 色散 的 损 伤 非线性