电信传输的基本概念

电信传输的基本概念第1页，共56页，2023年，2月20日，星期一《电信传输原理》课程内容提要电信传输的基本概念金属传输线理论波导传输线理论光波导（光纤）传输理论微波传输基本理论卫星传输的基本理论移动通信传输信道的特征第2页，共56页，2023年，2月20日，星期一参考文献《电信传输原理》胡庆.电子工业出版社.2004《电信传输原理》自编教材2002.7《有线电信传输基础》贾玉明.人邮出版1983.3《电信传输理论》高函教材1993.《新编电信传输理论》王明鉴.北邮出版1995.10第3页，共56页，2023年，2月20日，星期一第一章电信传输的基本概念本章内容提要§1.1通信、电信及电信传输

§1.2电信传输系统与通信网§1.3信号传输的媒质§1.4传输中的增益、衰减与电平第4页，共56页，2023年，2月20日，星期一§1.1通信、电信及电信传输

1.1.1通信、电信及分类

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。第5页，共56页，2023年，2月20日，星期一文字数据文字数据电信传输利用电子技术实现传送信息和交换信息的通信方式称之为电信。第6页，共56页，2023年，2月20日，星期一电信按传输媒质的分类：有线电信——在金属导线、光纤等有形媒质上传送信息的方式。无线电信——利用自由空间以电磁波形式传送信息的方式。第7页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.1.2电信传输

含有信息的电信号的传输简称为电信传输。电信号的传输实质就是电场或磁场的传播。

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）。一个最简单的传输系统，至少要由一个发送器（变换器），一个接收器（反变换器）和把它们连接起来的传输媒质组成。第8页，共56页，2023年，2月20日，星期一电信传输的基本任务：把用户发出的信息，以用户满意的质量传送到对方用户。需要研究如何高质量传输电信号的问题：语言、文字、图像、数据等信息如何变为便于传输的电信号？对于传输方式和传输质量有哪些要求？传输设备和部件的结构与特性如何？等等本课程主要研究在不同的传输系统中，电磁波的特点。第9页，共56页，2023年，2月20日，星期一电话通信示意图

第10页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.1.3电信号的类型

按照电信号传载信息的形式不同可分为：1.模拟信号幅度随时间连续变化的信号。模拟通信——普通电话、传真、电视。2.数字信号时间和幅度离散的信号。数据通信——通信传输的都是数字信号，如人与计算机，计算机与计算机之间的通信。第11页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.1.4电信传输的一些特点

传输信号的多频率电信传输的功率电信传输的效率电信传输与信号变换第12页，共56页，2023年，2月20日，星期一§1.2电信传输系统与通信网1.2.1电信传输系统电信传输系统由发信终端设备、传输信道、交换设备、收信终端设备组成，称通信系统。消息

消息

第13页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.发信终端设备位于变换器端作用：把声音、文字、图象等信息借助于电子技术转换成电信号的形式传送给对方。

2.收信终端设备位于反变换器端作用：把电信号形式还原成声音、文字、图象。第14页，共56页，2023年，2月20日，星期一终端设备可分为用户终端设备：以用户线为传输信道的终端设备，从业务分为电话、数据、图像终端设备。传输终端设备：以有线、无线媒质为信道，为用户终端和业务网提供传输服务的电信终端。主要包括各种收发信设备以及复用设备。第15页，共56页，2023年，2月20日，星期一

3.传输信道

全塑市话电缆、同轴电缆、光缆、自由空间等是不同形式的传输信道。主要功能是尽量减小信号在信道中传输时的功率损耗，减小因信号畸变和噪声造成的干扰，使接收端获得尽可能大的接收功率和信号信噪比。

4.交换设备

用于为用户群内各用户终端按需提供传输信道的连接，并控制信号的流量、流向，以达到共用电信设备，提高设备利用率的目的。

第16页，共56页，2023年，2月20日，星期一 用户数增多时：用户线急剧增大；每个用户如何确定与其他用户通话的问题；每新增加一个的处理问题。没有实用价值。 用户数较少时：第17页，共56页，2023年，2月20日，星期一 解决办法：采用中央交换的方法

—在用户分布区域中心安装公共设备出现交换机，完成各个用户之间的接续当任意两个用户要通话时，由交换机将它们连通，通话完毕将线路拆除，供其它用户使用。第18页，共56页，2023年，2月20日，星期一通信网的基本结构第19页，共56页，2023年，2月20日，星期一电信传输系统一般结构

第20页，共56页，2023年，2月20日，星期一

由上可见，无论是电缆、光纤通信系统，还是微波、卫星通信系统，它们的基本结构形式都很类似。不同通信系统之间的差异仅在于电信号载体（或传输媒质）和传输终端设备不同。

不同的传输系统具有的独特性能和差别也正是本课程讨论的重点问题。第21页，共56页，2023年，2月20日，星期一1、通信网的概念——多用户构成的电信传输体系就称为通信网。从通信内容分为电话网（电信网）、电报网、数据网等。电话网？电话网是指在本地网和长途网组织开通电话业务的一种业务网络。长途电话网?长途电话网是指担负本地电话网之间的长途电话业务的网络，直达和辐射相结合1.2.2通信网概念第22页，共56页，2023年，2月20日，星期一第23页，共56页，2023年，2月20日，星期一长途电话网层次结构

第24页，共56页，2023年，2月20日，星期一本地电话网？

本地电话网是指同一长途编号区范围内的网络，是由若干个端局，或由若干个端局和汇接局、局间中继线、长市中继线、用户线、用户交换机及用户终端等所组成的电话网。第25页，共56页，2023年，2月20日，星期一本地电话网的服务范围图14—2本地网的网路结构第26页，共56页，2023年，2月20日，星期一§1.3

信号传输的媒质电信号的传输实质上是电磁波的传播，传播方式因传输的媒质不同可分为两类：一种是在自由空间传播，通常叫无线电波的传播，其能量比较分散，传输效率较低；由自由空间传输电信号的方式称为无线通信。另一种是沿导线传播，由于电磁波的能量大部分集中在导线周围，其传输效率较高。沿导线传输电信号的方式称为有线通信。

第27页，共56页，2023年，2月20日，星期一有线通信的传输媒质：架空明线

对称电缆（平行双导线）

同轴电缆

光纤光缆

金属波导

第28页，共56页，2023年，2月20日，星期一（a）架空明线（b）对称市话电缆

（c）同轴电缆（d）光纤

（e）金属波导

第29页，共56页，2023年，2月20日，星期一无线信道：第30页，共56页，2023年，2月20日，星期一根据使用无线电波频率不同分为短波=100～10m，f=3～30MHz，经电离层的反射，通信距离达上万千米。主要应用于应急、抗灾中的电报、电话及数据通信。超短波

=10～1m，f=30～300MHz，主要以直线视距方式传输，距离约50km，也可在对流层中进行数百千米超视距通信。主要用于无线寻呼、无绳电话、对讲电话及超短波数字通信等。微波

=1～0.1m，f=300MHz～3THz，主要用于微波移动电话、地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信、空间通信等。第31页，共56页，2023年，2月20日，星期一§1.4传输中的增益,衰减与电平

1.4.1增益与衰减

增益：Pout>Pin衰减：Pout<Pin增益与衰减大小的衡量增益G和衰减A公式如下：第32页，共56页，2023年，2月20日，星期一

在通信中信号的强弱往往用“电平”来表示，用电平表示信号的强弱能反映信号的实际传输效果。因为在传输语音信号时人的听觉灵敏度不是和信号功率的变化成正比，而是和功率变化的对数成正比。例如，将功率为0.1mw的信号提高1mw。信号功率增大了10倍，但对人的听觉来说，声音响度是增大lg1/0.1=lg10=1倍。1.4.2传输单位与传输电平传输单位由来第33页，共56页，2023年，2月20日，星期一传输电平国际上通用的传输单位有两种：分贝（用dB表示）奈培（用Np表示）第34页，共56页，2023年，2月20日，星期一电平dB(m)的含义?

所谓某点的电平，就是指该点的功率（或电压、电流）与基准功率（或基准电压、基准电流）之比的对数值。由于对数有常用对数和自然对数之分，因此电平的表示方法也有两种。

第35页，共56页，2023年，2月20日，星期一首先定义贝尔值：1贝尔表示传输中信号功率变化了10倍，将贝尔的十分之一作基本传输计量单位，称为分贝，单位是dB。第36页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.以常用对数表示时，其单位为

——分贝dB

功率电平dB的定义：（dB数）[LP]=10LgP2/P1

电压电平dB的定义:

（dB数）[LU]

=20LgU2/U1电流电平dB的定义:（dB数）[LI]

=20LgI2/I1

式中p2、U2、I2分别为被测点的功率、电压、电流。p1、U1、I1分别为基准功率、电压、电流第37页，共56页，2023年，2月20日，星期一2．以自然对数表示时,其单位为—

——NP(奈培)功率电平：电压电平：电流电平：

第38页，共56页，2023年，2月20日，星期一3.奈培和分贝之间的转换关系设1奈培1NP=1/2Lnp1/p0p1/p0=e2=7.389=100.8686

10Lgp1/p0=10Lg100.8686=8.6861NP=8.686dB1dB=1/8.686=0.115NP第39页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.4.3绝对电平计算

绝对电平与相对电平不同的是:基准值为固定值而不是任意值.例:绝对功率电平的基准功率P0为1mw绝对电压电平的基准电压V0是根据在600欧电阻上获得1mw基准功率来确定的。绝对电流电平的基准电流I0也是根据在600欧电阻上获得1mw基准功率来确定的。第40页，共56页，2023年，2月20日，星期一1．绝对功率电平

相对于基准功率为1mw的某一点的功率电平称为绝对功率电平dBmm某一点的绝对功率电平:[[]]第41页，共56页，2023年，2月20日，星期一2．绝对电压电平相对于基准电压U0为0.775V的某一点的电压电平称为绝对电压电平dBV.V某一点的绝对电压电平:]][[第42页，共56页，2023年，2月20日，星期一3．绝对电流电平

相对于基准电流I0为1.29×10-3A的某一点的电流电平称为绝对电流电平dBI.某一点的绝对电流电平:I[[]]第43页，共56页，2023年，2月20日，星期一例1-1：设某传输设备中测试点阻抗RX=600欧姆，若该点信号功率分别为0.1mw,1mw,10mw，试计算该点绝对功率电平值是多少？解:

第44页，共56页，2023年，2月20日，星期一4.正电平、负电平和零电平的意义

以功率电平为例:定义[LP]

=10LgP1/P0

当P1＝P0时电平是零,其含义?

当P1＜P0时电平是负值,其含义?当P1＞P0时电平是正值,其含义?电平是零时,功率为零吗?第45页，共56页，2023年，2月20日，星期一需指出的是：基准功率是基本不变的,而基准电压或基准电流则是根据在某一阻抗上所获得的基准功率来确定的。当阻抗变化时，基准电压或基准电流也要随之而变化。第46页，共56页，2023年，2月20日，星期一5.绝对电平的修正值若被测点阻抗Rx≠600欧，测试点X的绝对功率电平为此时，测试点的绝对功率电平在数值上等于测试点的绝对电压电平＋修正值Kx。绝对电压电平:

dBV=20LgUX/0.775V第47页，共56页，2023年，2月20日，星期一设通信设备中某一点的阻抗为RX，则绝对功率电平:

（dBm）[LPX]

=

绝对电压电平(dBv)+10Lg600Ω/RX

当测试点阻抗为600欧时，用电平表测出的该点绝对电压电平值在数值上等于该点绝对功率电平值。第48页，共56页，2023年，2月20日，星期一例1-2：设某测试点阻抗Rx分别为75Ω，150Ω，300Ω，则从电平表上读出的绝对电压电平值应加上多大修正值Kx才是测试点的绝对功率电平值？解：

用电平表上读出的绝对电压电平值必须分别加9dBm，6dBm，3dBm修正值后，在数值上才等于这点的绝对功率电平值。

第49页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.4.4相对电平计算

如果以任选一点的功率、电压和电流作为基准值。那么所求得的某一点电平就称为相对电平。

1.相对功率电平设P2为基准点的功率(输入端)，P1为测量点的功率(输出端),则两点间的相对功率电平是：

第50页，共56页，2023年，2月20日，星期一2．相对电压电平

设U2为基准点的电压，U1为测量点的电压，则两点间相对电压电平是:

第51页，共56页，2023年，2月20日，星期一3．相对电流电平设I2为基准点的电流，I1为测量点的电流，则两点间相对电流电平是:[LI]

=20LgI1/I2dB

[LI]

=LnI1/I2NP第52页，共56页，2023年，2月20日，星期一4．绝对电平相对电平的关系可见，两点间的相对功率电平等于该两点的绝对功率电平之差。这种关系对于电压电平和电流电平都成立。第53页，共56页，2023年，2月20日，星期一小结通信的广义定义：无论采用何种方法，使用何种传输媒质只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。电信的定义：用电子技术来进行的传送信息和交换信息通信方式。电信传输就是指含有信息的电信号的传输，简称