第一章電信傳輸?shù)幕靖拍钫n件

電信傳輸原理

主講：王敏琦通信與信息技術(shù)部電信傳輸原理1《電信傳輸原理》課程內(nèi)容提要電信傳輸?shù)幕靖拍罱饘賯鬏斁€理論波導(dǎo)傳輸線理論光波導(dǎo)（光纖）傳輸理論微波傳輸基本理論衛(wèi)星傳輸?shù)幕纠碚撘苿?dòng)通信傳輸信道的特征《電信傳輸原理》課程內(nèi)容提要電信傳輸?shù)幕靖拍?參考文獻(xiàn)《電信傳輸原理》胡慶.電子工業(yè)出版社.2004《電信傳輸原理》自編教材2002.7《有線電信傳輸基礎(chǔ)》賈玉明.人郵出版1983.3《電信傳輸理論》高函教材1993.《新編電信傳輸理論》王明鑒.北郵出版1995.10參考文獻(xiàn)《電信傳輸原理》胡慶.電子工業(yè)出版社.20043第一章電信傳輸?shù)幕靖拍畋菊聝?nèi)容提要§1.1通信、電信及電信傳輸

§1.2電信傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)§1.3信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)§1.4傳輸中的增益、衰減與電平第一章電信傳輸?shù)幕靖拍畋菊聝?nèi)容提要4§1.1通信、電信及電信傳輸

1.1.1通信、電信及分類

從廣義上說：無論采用何種方法，使用何種傳輸媒質(zhì)只要將信息從一個(gè)地方傳送到另一地方，均可稱為通信。

§1.1通信、電信及電信傳輸1.1.1通信、電信及分類5文字?jǐn)?shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)電信傳輸利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳送信息和交換信息的通信方式稱之為電信。文字?jǐn)?shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)電信傳輸利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳送信息和交換信息的6電信按傳輸媒質(zhì)的分類：有線電信——在金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒質(zhì)上傳送信息的方式。無線電信——利用自由空間以電磁波形式傳送信息的方式。電信按傳輸媒質(zhì)的分類：71.1.2電信傳輸

含有信息的電信號(hào)的傳輸簡(jiǎn)稱為電信傳輸。電信號(hào)的傳輸實(shí)質(zhì)就是電場(chǎng)或磁場(chǎng)的傳播。

電信傳輸由電信傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。電信傳輸系統(tǒng)包括了用戶之間的許多電氣設(shè)備和傳輸媒質(zhì)（如金屬導(dǎo)線、光纖、自由空間等）。一個(gè)最簡(jiǎn)單的傳輸系統(tǒng)，至少要由一個(gè)發(fā)送器（變換器），一個(gè)接收器（反變換器）和把它們連接起來的傳輸媒質(zhì)組成。1.1.2電信傳輸含有信息的電信號(hào)的傳輸簡(jiǎn)稱為電信傳8電信傳輸?shù)幕救蝿?wù)：把用戶發(fā)出的信息，以用戶滿意的質(zhì)量傳送到對(duì)方用戶。需要研究如何高質(zhì)量傳輸電信號(hào)的問題：語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息如何變?yōu)楸阌趥鬏數(shù)碾娦盘?hào)？對(duì)于傳輸方式和傳輸質(zhì)量有哪些要求？傳輸設(shè)備和部件的結(jié)構(gòu)與特性如何？等等本課程主要研究在不同的傳輸系統(tǒng)中，電磁波的特點(diǎn)。電信傳輸?shù)幕救蝿?wù)：把用戶發(fā)出的信息，以用戶滿意的質(zhì)量傳送到9電話通信示意圖

電話通信示意圖101.1.3電信號(hào)的類型

按照電信號(hào)傳載信息的形式不同可分為：1.模擬信號(hào)幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。模擬通信——普通電話、傳真、電視。2.數(shù)字信號(hào)時(shí)間和幅度離散的信號(hào)。數(shù)據(jù)通信——通信傳輸?shù)亩际菙?shù)字信號(hào)，如人與計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。1.1.3電信號(hào)的類型按照電信號(hào)傳載信息的形式不同可分為：111.1.4電信傳輸?shù)囊恍┨攸c(diǎn)

傳輸信號(hào)的多頻率電信傳輸?shù)墓β孰娦艂鬏數(shù)男孰娦艂鬏斉c信號(hào)變換1.1.4電信傳輸?shù)囊恍┨攸c(diǎn)傳輸信號(hào)的多頻率12§1.2電信傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)1.2.1電信傳輸系統(tǒng)電信傳輸系統(tǒng)由發(fā)信終端設(shè)備、傳輸信道、交換設(shè)備、收信終端設(shè)備組成，稱通信系統(tǒng)。消息

消息

§1.2電信傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)電信傳輸系統(tǒng)由發(fā)信終端設(shè)備、傳131.發(fā)信終端設(shè)備位于變換器端作用：把聲音、文字、圖象等信息借助于電子技術(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的形式傳送給對(duì)方。

2.收信終端設(shè)備位于反變換器端作用：把電信號(hào)形式還原成聲音、文字、圖象。1.發(fā)信終端設(shè)備位于變換器端14終端設(shè)備可分為用戶終端設(shè)備：以用戶線為傳輸信道的終端設(shè)備，從業(yè)務(wù)分為電話、數(shù)據(jù)、圖像終端設(shè)備。傳輸終端設(shè)備：以有線、無線媒質(zhì)為信道，為用戶終端和業(yè)務(wù)網(wǎng)提供傳輸服務(wù)的電信終端。主要包括各種收發(fā)信設(shè)備以及復(fù)用設(shè)備。終端設(shè)備可分為15

3.傳輸信道

全塑市話電纜、同軸電纜、光纜、自由空間等是不同形式的傳輸信道。主要功能是盡量減小信號(hào)在信道中傳輸時(shí)的功率損耗，減小因信號(hào)畸變和噪聲造成的干擾，使接收端獲得盡可能大的接收功率和信號(hào)信噪比。4.交換設(shè)備

用于為用戶群內(nèi)各用戶終端按需提供傳輸信道的連接，并控制信號(hào)的流量、流向，以達(dá)到共用電信設(shè)備，提高設(shè)備利用率的目的。

3.傳輸信道全塑市話電纜、同軸電纜、光纜、16 用戶數(shù)增多時(shí)：用戶線急劇增大；每個(gè)用戶如何確定與其他用戶通話的問題；每新增加一個(gè)的處理問題。沒有實(shí)用價(jià)值。 用戶數(shù)較少時(shí)： 用戶數(shù)增多時(shí)：用戶線急劇增大； 用戶數(shù)較少時(shí)：17 解決辦法：采用中央交換的方法

—在用戶分布區(qū)域中心安裝公共設(shè)備出現(xiàn)交換機(jī)，完成各個(gè)用戶之間的接續(xù)當(dāng)任意兩個(gè)用戶要通話時(shí)，由交換機(jī)將它們連通，通話完畢將線路拆除，供其它用戶使用。 解決辦法：采用中央交換的方法出現(xiàn)交換機(jī)，完成各個(gè)用戶之間的18通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)19電信傳輸系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)

電信傳輸系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)20

由上可見，無論是電纜、光纖通信系統(tǒng)，還是微波、衛(wèi)星通信系統(tǒng)，它們的基本結(jié)構(gòu)形式都很類似。不同通信系統(tǒng)之間的差異僅在于電信號(hào)載體（或傳輸媒質(zhì)）和傳輸終端設(shè)備不同。

不同的傳輸系統(tǒng)具有的獨(dú)特性能和差別也正是本課程討論的重點(diǎn)問題。由上可見，無論是電纜、光纖通信系統(tǒng)，還是微波、衛(wèi)211、通信網(wǎng)的概念——多用戶構(gòu)成的電信傳輸體系就稱為通信網(wǎng)。從通信內(nèi)容分為電話網(wǎng)（電信網(wǎng)）、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等。電話網(wǎng)？電話網(wǎng)是指在本地網(wǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)組織開通電話業(yè)務(wù)的一種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。長(zhǎng)途電話網(wǎng)?長(zhǎng)途電話網(wǎng)是指擔(dān)負(fù)本地電話網(wǎng)之間的長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，直達(dá)和輻射相結(jié)合1.2.2通信網(wǎng)概念1、通信網(wǎng)的概念——多用戶構(gòu)成的電信傳輸體系就稱為通信網(wǎng)。從22第一章電信傳輸?shù)幕靖拍钫n件23長(zhǎng)途電話網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)途電話網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)24本地電話網(wǎng)？

本地電話網(wǎng)是指同一長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，是由若干個(gè)端局，或由若干個(gè)端局和匯接局、局間中繼線、長(zhǎng)市中繼線、用戶線、用戶交換機(jī)及用戶終端等所組成的電話網(wǎng)。本地電話網(wǎng)？25本地電話網(wǎng)的服務(wù)范圍圖14—2本地網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)本地電話網(wǎng)的服務(wù)范圍圖14—2本地網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)26§1.3

信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)電信號(hào)的傳輸實(shí)質(zhì)上是電磁波的傳播，傳播方式因傳輸?shù)拿劫|(zhì)不同可分為兩類：一種是在自由空間傳播，通常叫無線電波的傳播，其能量比較分散，傳輸效率較低；由自由空間傳輸電信號(hào)的方式稱為無線通信。另一種是沿導(dǎo)線傳播，由于電磁波的能量大部分集中在導(dǎo)線周圍，其傳輸效率較高。沿導(dǎo)線傳輸電信號(hào)的方式稱為有線通信。

§1.3信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)電信號(hào)的傳輸實(shí)質(zhì)上是電磁波的傳播，傳27有線通信的傳輸媒質(zhì)：架空明線

對(duì)稱電纜（平行雙導(dǎo)線）

同軸電纜

光纖光纜

金屬波導(dǎo)

有線通信的傳輸媒質(zhì)：架空明線28（a）架空明線（b）對(duì)稱市話電纜

（c）同軸電纜（d）光纖

（e）金屬波導(dǎo)

（a）架空明線（b）對(duì)稱市話電纜（c）同軸電纜（d）光纖29無線信道：無線信道：30根據(jù)使用無線電波頻率不同分為短波=100～10m，f=3～30MHz，經(jīng)電離層的反射，通信距離達(dá)上萬千米。主要應(yīng)用于應(yīng)急、抗災(zāi)中的電報(bào)、電話及數(shù)據(jù)通信。超短波

=10～1m，f=30～300MHz，主要以直線視距方式傳輸，距離約50km，也可在對(duì)流層中進(jìn)行數(shù)百千米超視距通信。主要用于無線尋呼、無繩電話、對(duì)講電話及超短波數(shù)字通信等。微波

=1～0.1m，f=300MHz～3THz，主要用于微波移動(dòng)電話、地面微波接力通信、衛(wèi)星通信、對(duì)流層散射通信、空間通信等。根據(jù)使用無線電波頻率不同分為31§1.4傳輸中的增益,衰減與電平

1.4.1增益與衰減

增益：Pout>Pin衰減：Pout<Pin增益與衰減大小的衡量增益G和衰減A公式如下：§1.4傳輸中的增益,衰減與電平1.4.1增益與衰減32

在通信中信號(hào)的強(qiáng)弱往往用“電平”來表示，用電平表示信號(hào)的強(qiáng)弱能反映信號(hào)的實(shí)際傳輸效果。因?yàn)樵趥鬏斦Z音信號(hào)時(shí)人的聽覺靈敏度不是和信號(hào)功率的變化成正比，而是和功率變化的對(duì)數(shù)成正比。例如，將功率為0.1mw的信號(hào)提高1mw。信號(hào)功率增大了10倍，但對(duì)人的聽覺來說，聲音響度是增大lg1/0.1=lg10=1倍。1.4.2傳輸單位與傳輸電平傳輸單位由來在通信中信號(hào)的強(qiáng)弱往往用“電平”來表示，用電平表示信33傳輸電平國(guó)際上通用的傳輸單位有兩種：分貝（用dB表示）奈培（用Np表示）傳輸電平34電平dB(m)的含義?

所謂某點(diǎn)的電平，就是指該點(diǎn)的功率（或電壓、電流）與基準(zhǔn)功率（或基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流）之比的對(duì)數(shù)值。由于對(duì)數(shù)有常用對(duì)數(shù)和自然對(duì)數(shù)之分，因此電平的表示方法也有兩種。

電平dB(m)的含義?35首先定義貝爾值：1貝爾表示傳輸中信號(hào)功率變化了10倍，將貝爾的十分之一作基本傳輸計(jì)量單位，稱為分貝，單位是dB。首先定義貝爾值：1貝爾表示傳輸中信號(hào)功率變化了10倍，將貝爾361.以常用對(duì)數(shù)表示時(shí)，其單位為

——分貝dB

功率電平dB的定義：（dB數(shù)）[LP]=10LgP2/P1

電壓電平dB的定義:

（dB數(shù)）[LU]

=20LgU2/U1電流電平dB的定義:（dB數(shù)）[LI]

=20LgI2/I1

式中p2、U2、I2分別為被測(cè)點(diǎn)的功率、電壓、電流。p1、U1、I1分別為基準(zhǔn)功率、電壓、電流1.以常用對(duì)數(shù)表示時(shí)，其單位為

——分貝dB功率電平dB的372．以自然對(duì)數(shù)表示時(shí),其單位為———NP(奈培)功率電平：電壓電平：電流電平：

2．以自然對(duì)數(shù)表示時(shí),其單位為———NP(奈培)功率電平：383.奈培和分貝之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系設(shè)1奈培1NP=1/2Lnp1/p0p1/p0=e2=7.389=100.8686

10Lgp1/p0=10Lg100.8686=8.6861NP=8.686dB1dB=1/8.686=0.115NP3.奈培和分貝之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系設(shè)1奈培1NP=1/2Ln391.4.3絕對(duì)電平計(jì)算

絕對(duì)電平與相對(duì)電平不同的是:基準(zhǔn)值為固定值而不是任意值.例:絕對(duì)功率電平的基準(zhǔn)功率P0為1mw絕對(duì)電壓電平的基準(zhǔn)電壓V0是根據(jù)在600歐電阻上獲得1mw基準(zhǔn)功率來確定的。絕對(duì)電流電平的基準(zhǔn)電流I0也是根據(jù)在600歐電阻上獲得1mw基準(zhǔn)功率來確定的。1.4.3絕對(duì)電平計(jì)算絕對(duì)電平與相對(duì)電平不同的是:基401．絕對(duì)功率電平

相對(duì)于基準(zhǔn)功率為1mw的某一點(diǎn)的功率電平稱為絕對(duì)功率電平dBmm某一點(diǎn)的絕對(duì)功率電平:[[]]1．絕對(duì)功率電平相對(duì)于基準(zhǔn)功率為1mw的某一點(diǎn)的功率電平稱412．絕對(duì)電壓電平相對(duì)于基準(zhǔn)電壓U0為0.775V的某一點(diǎn)的電壓電平稱為絕對(duì)電壓電平dBV.V某一點(diǎn)的絕對(duì)電壓電平:]][[2．絕對(duì)電壓電平相對(duì)于基準(zhǔn)電壓U0為0.775V的某一點(diǎn)的電423．絕對(duì)電流電平

相對(duì)于基準(zhǔn)電流I0為1.29×10-3A的某一點(diǎn)的電流電平稱為絕對(duì)電流電平dBI.某一點(diǎn)的絕對(duì)電流電平:I[[]]3．絕對(duì)電流電平相對(duì)于基準(zhǔn)電流I0為1.29×10-3A43例1-1：設(shè)某傳輸設(shè)備中測(cè)試點(diǎn)阻抗RX=600歐姆，若該點(diǎn)信號(hào)功率分別為0.1mw,1mw,10mw，試計(jì)算該點(diǎn)絕對(duì)功率電平值是多少？解:

例1-1：設(shè)某傳輸設(shè)備中測(cè)試點(diǎn)阻抗RX=600歐444.正電平、負(fù)電平和零電平的意義

以功率電平為例:定義[LP]

=10LgP1/P0

當(dāng)P1＝P0時(shí)電平是零,其含義?

當(dāng)P1＜P0時(shí)電平是負(fù)值,其含義?當(dāng)P1＞P0時(shí)電平是正值,其含義?電平是零時(shí),功率為零嗎?4.正電平、負(fù)電平和零電平的意義以功率電平為例:定義[L45需指出的是：基準(zhǔn)功率是基本不變的,而基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流則是根據(jù)在某一阻抗上所獲得的基準(zhǔn)功率來確定的。當(dāng)阻抗變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流也要隨之而變化。需指出的是：465.絕對(duì)電平的修正值若被測(cè)點(diǎn)阻抗Rx≠600歐，測(cè)試點(diǎn)X的絕對(duì)功率電平為此時(shí)，測(cè)試點(diǎn)的絕對(duì)功率電平在數(shù)值上等于測(cè)試點(diǎn)的絕對(duì)電壓電平＋修正值Kx。絕對(duì)電壓電平:

dBV=20LgUX/0.775V5.絕對(duì)電平的修正值若被測(cè)點(diǎn)阻抗Rx≠600歐，測(cè)試點(diǎn)X的47設(shè)通信設(shè)備中某一點(diǎn)的阻抗為RX，則絕對(duì)功率電平:

（dBm）[LPX]

=絕對(duì)電壓電平(dBv)+10Lg600Ω/RX當(dāng)測(cè)試點(diǎn)阻抗為600歐時(shí)，用電平表測(cè)出的該點(diǎn)絕對(duì)電壓電平值在數(shù)值上等于該點(diǎn)絕對(duì)功率電平值。設(shè)通信設(shè)備中某一點(diǎn)的阻抗為RX，則絕對(duì)功率電平:48例1-2：設(shè)某測(cè)試點(diǎn)阻抗Rx分別為75Ω，150Ω，300Ω，則從電平表上讀出的絕對(duì)電壓電平值應(yīng)加上多大修正值Kx才是測(cè)試點(diǎn)的絕對(duì)功率電平值？解：

用電平表上讀出的絕對(duì)電壓電平值必須分別加9dBm，6dBm，3dBm修正值后，在數(shù)值上才等于這點(diǎn)的絕對(duì)功率電平值。

例1-2：設(shè)某測(cè)試點(diǎn)阻抗Rx分別為75Ω，150Ω，300Ω491.4.4相對(duì)電平計(jì)算

如果以任選一點(diǎn)的功率、電壓和電流作為基準(zhǔn)值。那么所求得的某一點(diǎn)電平就稱為相對(duì)電平。

1.相對(duì)功率電平設(shè)P2為基準(zhǔn)點(diǎn)的功率(輸入端)，P1為測(cè)量點(diǎn)的功率(輸出端),則兩點(diǎn)間的相對(duì)功率電平是：

1.4.4相對(duì)電平計(jì)算如果以任選一點(diǎn)的功率、電壓和電502．相對(duì)電壓電平

設(shè)U2為基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓，U1為測(cè)量點(diǎn)的電壓，則兩點(diǎn)間相對(duì)電壓電平是:

2．相對(duì)電壓電平設(shè)U2為基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓，U1為測(cè)量點(diǎn)的電壓，513．相對(duì)電流電平設(shè)I2為基準(zhǔn)點(diǎn)的電流，I1為測(cè)量點(diǎn)的電流，則兩點(diǎn)間相對(duì)電流電平是:[LI]

=20LgI1/I2dB

[LI]

=LnI1/I2NP3．相對(duì)電流電平設(shè)I2為基準(zhǔn)點(diǎn)的電流，I1為測(cè)量點(diǎn)的電流，則524．絕對(duì)電平相對(duì)電平的關(guān)系可見，兩點(diǎn)間的相對(duì)功率電平等于該兩點(diǎn)的絕對(duì)功率電平之差。這種關(guān)系對(duì)于電壓電平和電流電平都成立。4．絕對(duì)電平相對(duì)電平的關(guān)系可見，兩點(diǎn)間的相對(duì)功率電平等于該兩53小結(jié)通信的廣義定義：無論采用何種方法，使用何種傳輸媒質(zhì)只要將信息從一地傳送到另一地，均可稱為通信。電信的定義：用電子技術(shù)來進(jìn)行的傳送信息和交換信息通信方式。電信傳輸就是指含有信息的電信號(hào)的傳輸，簡(jiǎn)稱為電信傳輸。電信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種類型。因而，根據(jù)信號(hào)的形式，通信也可分為模擬通信和數(shù)字通信兩大類。一個(gè)完整的通信系統(tǒng)主要由以下五部分組成：用戶終端設(shè)備、交換設(shè)備、多路復(fù)用設(shè)備、傳輸終端設(shè)備和傳輸媒質(zhì)。通信網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是由用戶終端設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備和相應(yīng)的信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)等軟件構(gòu)成的集合。常見通信的傳輸媒質(zhì)有光纜、對(duì)稱電纜、同軸電纜、金屬波導(dǎo)管、架空明線和無線信道（自由空間）。小結(jié)54當(dāng)信號(hào)（電信號(hào)或光信號(hào)）經(jīng)過某一傳輸網(wǎng)絡(luò)，若輸出的信號(hào)功率Pout大于輸入端的信號(hào)功率Pin，則稱信號(hào)經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)受到增益G；若輸出的信號(hào)功率Pout小于輸入端的信號(hào)功率Pin，則稱信號(hào)經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)受到衰減。

衡量傳輸過程中的信號(hào)功率變化的計(jì)量單位有：分貝、奈培。以功率為例它們的定義式分別如下：

和

絕對(duì)功率電平是以基準(zhǔn)參考功率取為1mw。因此某一點(diǎn)的絕對(duì)功率電平可以表示為；

或

正電平、負(fù)電平和零電平的意義。

當(dāng)信號(hào)（電信號(hào)或光信號(hào)）經(jīng)過某一傳輸網(wǎng)絡(luò)，若輸出的信號(hào)功率P55習(xí)題17．已知測(cè)試點(diǎn)的阻抗RL=75Ω,其電壓為0.85V，試計(jì)算測(cè)試點(diǎn)上的絕對(duì)功率電平是多少？8．?dāng)⑹鼋^對(duì)電平和相對(duì)電平的意義以及兩者之間的關(guān)系?9．設(shè)電路某點(diǎn)的絕對(duì)功率電平為（1）0.5NP，(2)-1.5NP，(3)-7dBm試求該點(diǎn)的功率值。10．已知測(cè)試點(diǎn)功率為0.2w，線路始端功率為10mw，求測(cè)試點(diǎn)的相對(duì)功率電平值。習(xí)題56電信傳輸原理

主講：王敏琦通信與信息技術(shù)部電信傳輸原理57《電信傳輸原理》課程內(nèi)容提要電信傳輸?shù)幕靖拍罱饘賯鬏斁€理論波導(dǎo)傳輸線理論光波導(dǎo)（光纖）傳輸理論微波傳輸基本理論衛(wèi)星傳輸?shù)幕纠碚撘苿?dòng)通信傳輸信道的特征《電信傳輸原理》課程內(nèi)容提要電信傳輸?shù)幕靖拍?8參考文獻(xiàn)《電信傳輸原理》胡慶.電子工業(yè)出版社.2004《電信傳輸原理》自編教材2002.7《有線電信傳輸基礎(chǔ)》賈玉明.人郵出版1983.3《電信傳輸理論》高函教材1993.《新編電信傳輸理論》王明鑒.北郵出版1995.10參考文獻(xiàn)《電信傳輸原理》胡慶.電子工業(yè)出版社.200459第一章電信傳輸?shù)幕靖拍畋菊聝?nèi)容提要§1.1通信、電信及電信傳輸

§1.2電信傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)§1.3信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)§1.4傳輸中的增益、衰減與電平第一章電信傳輸?shù)幕靖拍畋菊聝?nèi)容提要60§1.1通信、電信及電信傳輸

1.1.1通信、電信及分類

從廣義上說：無論采用何種方法，使用何種傳輸媒質(zhì)只要將信息從一個(gè)地方傳送到另一地方，均可稱為通信。

§1.1通信、電信及電信傳輸1.1.1通信、電信及分類61文字?jǐn)?shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)電信傳輸利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳送信息和交換信息的通信方式稱之為電信。文字?jǐn)?shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)電信傳輸利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳送信息和交換信息的62電信按傳輸媒質(zhì)的分類：有線電信——在金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒質(zhì)上傳送信息的方式。無線電信——利用自由空間以電磁波形式傳送信息的方式。電信按傳輸媒質(zhì)的分類：631.1.2電信傳輸

含有信息的電信號(hào)的傳輸簡(jiǎn)稱為電信傳輸。電信號(hào)的傳輸實(shí)質(zhì)就是電場(chǎng)或磁場(chǎng)的傳播。

電信傳輸由電信傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。電信傳輸系統(tǒng)包括了用戶之間的許多電氣設(shè)備和傳輸媒質(zhì)（如金屬導(dǎo)線、光纖、自由空間等）。一個(gè)最簡(jiǎn)單的傳輸系統(tǒng)，至少要由一個(gè)發(fā)送器（變換器），一個(gè)接收器（反變換器）和把它們連接起來的傳輸媒質(zhì)組成。1.1.2電信傳輸含有信息的電信號(hào)的傳輸簡(jiǎn)稱為電信傳64電信傳輸?shù)幕救蝿?wù)：把用戶發(fā)出的信息，以用戶滿意的質(zhì)量傳送到對(duì)方用戶。需要研究如何高質(zhì)量傳輸電信號(hào)的問題：語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息如何變?yōu)楸阌趥鬏數(shù)碾娦盘?hào)？對(duì)于傳輸方式和傳輸質(zhì)量有哪些要求？傳輸設(shè)備和部件的結(jié)構(gòu)與特性如何？等等本課程主要研究在不同的傳輸系統(tǒng)中，電磁波的特點(diǎn)。電信傳輸?shù)幕救蝿?wù)：把用戶發(fā)出的信息，以用戶滿意的質(zhì)量傳送到65電話通信示意圖

電話通信示意圖661.1.3電信號(hào)的類型

按照電信號(hào)傳載信息的形式不同可分為：1.模擬信號(hào)幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。模擬通信——普通電話、傳真、電視。2.數(shù)字信號(hào)時(shí)間和幅度離散的信號(hào)。數(shù)據(jù)通信——通信傳輸?shù)亩际菙?shù)字信號(hào)，如人與計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。1.1.3電信號(hào)的類型按照電信號(hào)傳載信息的形式不同可分為：671.1.4電信傳輸?shù)囊恍┨攸c(diǎn)

傳輸信號(hào)的多頻率電信傳輸?shù)墓β孰娦艂鬏數(shù)男孰娦艂鬏斉c信號(hào)變換1.1.4電信傳輸?shù)囊恍┨攸c(diǎn)傳輸信號(hào)的多頻率68§1.2電信傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)1.2.1電信傳輸系統(tǒng)電信傳輸系統(tǒng)由發(fā)信終端設(shè)備、傳輸信道、交換設(shè)備、收信終端設(shè)備組成，稱通信系統(tǒng)。消息

消息

§1.2電信傳輸系統(tǒng)與通信網(wǎng)電信傳輸系統(tǒng)由發(fā)信終端設(shè)備、傳691.發(fā)信終端設(shè)備位于變換器端作用：把聲音、文字、圖象等信息借助于電子技術(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的形式傳送給對(duì)方。

2.收信終端設(shè)備位于反變換器端作用：把電信號(hào)形式還原成聲音、文字、圖象。1.發(fā)信終端設(shè)備位于變換器端70終端設(shè)備可分為用戶終端設(shè)備：以用戶線為傳輸信道的終端設(shè)備，從業(yè)務(wù)分為電話、數(shù)據(jù)、圖像終端設(shè)備。傳輸終端設(shè)備：以有線、無線媒質(zhì)為信道，為用戶終端和業(yè)務(wù)網(wǎng)提供傳輸服務(wù)的電信終端。主要包括各種收發(fā)信設(shè)備以及復(fù)用設(shè)備。終端設(shè)備可分為71

3.傳輸信道

全塑市話電纜、同軸電纜、光纜、自由空間等是不同形式的傳輸信道。主要功能是盡量減小信號(hào)在信道中傳輸時(shí)的功率損耗，減小因信號(hào)畸變和噪聲造成的干擾，使接收端獲得盡可能大的接收功率和信號(hào)信噪比。4.交換設(shè)備

用于為用戶群內(nèi)各用戶終端按需提供傳輸信道的連接，并控制信號(hào)的流量、流向，以達(dá)到共用電信設(shè)備，提高設(shè)備利用率的目的。

3.傳輸信道全塑市話電纜、同軸電纜、光纜、72 用戶數(shù)增多時(shí)：用戶線急劇增大；每個(gè)用戶如何確定與其他用戶通話的問題；每新增加一個(gè)的處理問題。沒有實(shí)用價(jià)值。 用戶數(shù)較少時(shí)： 用戶數(shù)增多時(shí)：用戶線急劇增大； 用戶數(shù)較少時(shí)：73 解決辦法：采用中央交換的方法

—在用戶分布區(qū)域中心安裝公共設(shè)備出現(xiàn)交換機(jī)，完成各個(gè)用戶之間的接續(xù)當(dāng)任意兩個(gè)用戶要通話時(shí)，由交換機(jī)將它們連通，通話完畢將線路拆除，供其它用戶使用。 解決辦法：采用中央交換的方法出現(xiàn)交換機(jī)，完成各個(gè)用戶之間的74通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)75電信傳輸系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)

電信傳輸系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)76

由上可見，無論是電纜、光纖通信系統(tǒng)，還是微波、衛(wèi)星通信系統(tǒng)，它們的基本結(jié)構(gòu)形式都很類似。不同通信系統(tǒng)之間的差異僅在于電信號(hào)載體（或傳輸媒質(zhì)）和傳輸終端設(shè)備不同。

不同的傳輸系統(tǒng)具有的獨(dú)特性能和差別也正是本課程討論的重點(diǎn)問題。由上可見，無論是電纜、光纖通信系統(tǒng)，還是微波、衛(wèi)771、通信網(wǎng)的概念——多用戶構(gòu)成的電信傳輸體系就稱為通信網(wǎng)。從通信內(nèi)容分為電話網(wǎng)（電信網(wǎng)）、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等。電話網(wǎng)？電話網(wǎng)是指在本地網(wǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)組織開通電話業(yè)務(wù)的一種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。長(zhǎng)途電話網(wǎng)?長(zhǎng)途電話網(wǎng)是指擔(dān)負(fù)本地電話網(wǎng)之間的長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，直達(dá)和輻射相結(jié)合1.2.2通信網(wǎng)概念1、通信網(wǎng)的概念——多用戶構(gòu)成的電信傳輸體系就稱為通信網(wǎng)。從78第一章電信傳輸?shù)幕靖拍钫n件79長(zhǎng)途電話網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)途電話網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)80本地電話網(wǎng)？

本地電話網(wǎng)是指同一長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，是由若干個(gè)端局，或由若干個(gè)端局和匯接局、局間中繼線、長(zhǎng)市中繼線、用戶線、用戶交換機(jī)及用戶終端等所組成的電話網(wǎng)。本地電話網(wǎng)？81本地電話網(wǎng)的服務(wù)范圍圖14—2本地網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)本地電話網(wǎng)的服務(wù)范圍圖14—2本地網(wǎng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)82§1.3

信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)電信號(hào)的傳輸實(shí)質(zhì)上是電磁波的傳播，傳播方式因傳輸?shù)拿劫|(zhì)不同可分為兩類：一種是在自由空間傳播，通常叫無線電波的傳播，其能量比較分散，傳輸效率較低；由自由空間傳輸電信號(hào)的方式稱為無線通信。另一種是沿導(dǎo)線傳播，由于電磁波的能量大部分集中在導(dǎo)線周圍，其傳輸效率較高。沿導(dǎo)線傳輸電信號(hào)的方式稱為有線通信。

§1.3信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)電信號(hào)的傳輸實(shí)質(zhì)上是電磁波的傳播，傳83有線通信的傳輸媒質(zhì)：架空明線

對(duì)稱電纜（平行雙導(dǎo)線）

同軸電纜

光纖光纜

金屬波導(dǎo)

有線通信的傳輸媒質(zhì)：架空明線84（a）架空明線（b）對(duì)稱市話電纜

（c）同軸電纜（d）光纖

（e）金屬波導(dǎo)

（a）架空明線（b）對(duì)稱市話電纜（c）同軸電纜（d）光纖85無線信道：無線信道：86根據(jù)使用無線電波頻率不同分為短波=100～10m，f=3～30MHz，經(jīng)電離層的反射，通信距離達(dá)上萬千米。主要應(yīng)用于應(yīng)急、抗災(zāi)中的電報(bào)、電話及數(shù)據(jù)通信。超短波

=10～1m，f=30～300MHz，主要以直線視距方式傳輸，距離約50km，也可在對(duì)流層中進(jìn)行數(shù)百千米超視距通信。主要用于無線尋呼、無繩電話、對(duì)講電話及超短波數(shù)字通信等。微波

=1～0.1m，f=300MHz～3THz，主要用于微波移動(dòng)電話、地面微波接力通信、衛(wèi)星通信、對(duì)流層散射通信、空間通信等。根據(jù)使用無線電波頻率不同分為87§1.4傳輸中的增益,衰減與電平

1.4.1增益與衰減

增益：Pout>Pin衰減：Pout<Pin增益與衰減大小的衡量增益G和衰減A公式如下：§1.4傳輸中的增益,衰減與電平1.4.1增益與衰減88

在通信中信號(hào)的強(qiáng)弱往往用“電平”來表示，用電平表示信號(hào)的強(qiáng)弱能反映信號(hào)的實(shí)際傳輸效果。因?yàn)樵趥鬏斦Z音信號(hào)時(shí)人的聽覺靈敏度不是和信號(hào)功率的變化成正比，而是和功率變化的對(duì)數(shù)成正比。例如，將功率為0.1mw的信號(hào)提高1mw。信號(hào)功率增大了10倍，但對(duì)人的聽覺來說，聲音響度是增大lg1/0.1=lg10=1倍。1.4.2傳輸單位與傳輸電平傳輸單位由來在通信中信號(hào)的強(qiáng)弱往往用“電平”來表示，用電平表示信89傳輸電平國(guó)際上通用的傳輸單位有兩種：分貝（用dB表示）奈培（用Np表示）傳輸電平90電平dB(m)的含義?

所謂某點(diǎn)的電平，就是指該點(diǎn)的功率（或電壓、電流）與基準(zhǔn)功率（或基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流）之比的對(duì)數(shù)值。由于對(duì)數(shù)有常用對(duì)數(shù)和自然對(duì)數(shù)之分，因此電平的表示方法也有兩種。

電平dB(m)的含義?91首先定義貝爾值：1貝爾表示傳輸中信號(hào)功率變化了10倍，將貝爾的十分之一作基本傳輸計(jì)量單位，稱為分貝，單位是dB。首先定義貝爾值：1貝爾表示傳輸中信號(hào)功率變化了10倍，將貝爾921.以常用對(duì)數(shù)表示時(shí)，其單位為

——分貝dB

功率電平dB的定義：（dB數(shù)）[LP]=10LgP2/P1

電壓電平dB的定義:

（dB數(shù)）[LU]

=20LgU2/U1電流電平dB的定義:（dB數(shù)）[LI]

=20LgI2/I1

式中p2、U2、I2分別為被測(cè)點(diǎn)的功率、電壓、電流。p1、U1、I1分別為基準(zhǔn)功率、電壓、電流1.以常用對(duì)數(shù)表示時(shí)，其單位為

——分貝dB功率電平dB的932．以自然對(duì)數(shù)表示時(shí),其單位為———NP(奈培)功率電平：電壓電平：電流電平：

2．以自然對(duì)數(shù)表示時(shí),其單位為———NP(奈培)功率電平：943.奈培和分貝之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系設(shè)1奈培1NP=1/2Lnp1/p0p1/p0=e2=7.389=100.8686

10Lgp1/p0=10Lg100.8686=8.6861NP=8.686dB1dB=1/8.686=0.115NP3.奈培和分貝之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系設(shè)1奈培1NP=1/2Ln951.4.3絕對(duì)電平計(jì)算

絕對(duì)電平與相對(duì)電平不同的是:基準(zhǔn)值為固定值而不是任意值.例:絕對(duì)功率電平的基準(zhǔn)功率P0為1mw絕對(duì)電壓電平的基準(zhǔn)電壓V0是根據(jù)在600歐電阻上獲得1mw基準(zhǔn)功率來確定的。絕對(duì)電流電平的基準(zhǔn)電流I0也是根據(jù)在600歐電阻上獲得1mw基準(zhǔn)功率來確定的。1.4.3絕對(duì)電平計(jì)算絕對(duì)電平與相對(duì)電平不同的是:基961．絕對(duì)功率電平

相對(duì)于基準(zhǔn)功率為1mw的某一點(diǎn)的功率電平稱為絕對(duì)功率電平dBmm某一點(diǎn)的絕對(duì)功率電平:[[]]1．絕對(duì)功率電平相對(duì)于基準(zhǔn)功率為1mw的某一點(diǎn)的功率電平稱972．絕對(duì)電壓電平相對(duì)于基準(zhǔn)電壓U0為0.775V的某一點(diǎn)的電壓電平稱為絕對(duì)電壓電平dBV.V某一點(diǎn)的絕對(duì)電壓電平:]][[2．絕對(duì)電壓電平相對(duì)于基準(zhǔn)電壓U0為0.775V的某一點(diǎn)的電983．絕對(duì)電流電平

相對(duì)于基準(zhǔn)電流I0為1.29×10-3A的某一點(diǎn)的電流電平稱為絕對(duì)電流電平dBI.某一點(diǎn)的絕對(duì)電流電平:I[[]]3．絕對(duì)電流電平相對(duì)于基準(zhǔn)電流I0為1.29×10-3A99例1-1：設(shè)某傳輸設(shè)備中測(cè)試點(diǎn)阻抗RX=600歐姆，若該點(diǎn)信號(hào)功率分別為0.1mw,1mw,10mw，試計(jì)算該點(diǎn)絕對(duì)功率電平值是多少？解:

例1-1：設(shè)某傳輸設(shè)備中測(cè)試點(diǎn)阻抗RX=600歐1004.正電平、負(fù)電平和零電平的意義

以功率電平為例:定義[LP]

=10LgP1/P0

當(dāng)P1＝P0時(shí)電平是零,其含義?

當(dāng)P1＜P0時(shí)電平是負(fù)值,其含義?當(dāng)P1＞P0時(shí)電平是正值,其含義?電平是零時(shí),功率為零嗎?4.正電平、負(fù)電平和零電平的意義以功率電平為例:定義[L101需指出的是：基準(zhǔn)功率是基本不變的,而基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流則是根據(jù)在某一阻抗上所獲得的基準(zhǔn)功率來確定的。當(dāng)阻抗變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流也要隨之而變化。需指出的是：1025.絕對(duì)電平的修正值若被測(cè)點(diǎn)阻抗Rx≠600歐，測(cè)試點(diǎn)X的絕對(duì)功率電平為此時(shí)，測(cè)試點(diǎn)的絕對(duì)功率電平在數(shù)值上等于測(cè)試點(diǎn)的絕對(duì)電壓電平＋修正值Kx。絕對(duì)電壓電平:

dBV=20LgUX/0.775V5.絕對(duì)電平的修正值若被測(cè)點(diǎn)阻抗Rx≠600歐，測(cè)試點(diǎn)X的103設(shè)通信設(shè)備中某一點(diǎn)的阻抗為RX，則絕對(duì)功率電平:

（dBm）[LPX]

=絕對(duì)電壓電平(dBv)+10Lg600Ω/RX當(dāng)測(cè)試點(diǎn)阻抗為600歐時(shí)，用電平表測(cè)出的該點(diǎn)絕對(duì)電壓電平值在數(shù)值上等于該點(diǎn)絕對(duì)功率電平值。設(shè)通信設(shè)備中某一點(diǎn)的阻抗為RX，則絕對(duì)功率電平:104例1-2：設(shè)某測(cè)試點(diǎn)阻抗Rx分別為75Ω，150Ω，300Ω，則從電平表上讀出的絕對(duì)電壓電平值應(yīng)加上多大修正值Kx才是測(cè)