通信原理与通信技术3版第11章

1第11章通信终端与设备211.4数据终端11.5通信设备第11章通信终端与通信设备主要内容11.2收音机11.3电视机11.1电话机3通信设备是指一类主要完成信号发送、接收、变换、传输、交换和信息处理等任务的电子装置。按设备在通信系统中所处的位置，通常可分为终端设备和传输设备两种。终端设备就是信宿或同时也是信源的通信设备，简称通信终端。终端设备必须具备三项主要功能：（1）将待传送的消息和信道上传送的信号进行相互转换。在发信端，将信源产生的消息转换成适合于传输信道上传送的信号；在收信端则完成相反的变换。（2）将信号与信道相匹配，由信号处理模块完成。（3）完成信令的产生和识别，以实现一系列控制功能或操作。第11章通信终端与通信设备前言4根据处理信号的不同，通信终端有模拟通信终端和数据通信终端之分。普通电话机、收音机和电视等可归为模拟通信终端范畴。数据通信终端又称数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment，简称终端），是能够向通信子网发送和接收数据的设备。第11章通信终端与通信设备511.1电话机贝尔的第一部电话机构造非常简单，由2个装了振动膜片的电磁铁和能够集中声波的助声筒、助听筒组成。说话时，空气冲击助声筒底部的膜片引起振动，振动改变铁芯与衔铁之间的磁通，使线圈中产生变化的感应电流(完成送话)，该电流流过另一只电磁铁线圈，使得助听筒底部的膜片按电流的变化规律发生振动，通过助听筒把振动产生的声音送到人耳。第11章通信终端与通信设备6这种电话机除了手柄和电铃之外，还配有一个手摇发电机和两节干电池。只要两部磁石电话机之间拉上两根线就可以打电话，摇动发电机，另一部电话机的铃就会响起来，双方都拿起手柄后，自备干电池作为通话用的电源接通，双方就可以通话了。磁石式电话机第11章通信终端与通信设备7电话只能把声音从送话方传到受话方，属于单工传输方式见图11-3（a）。通话双方要想交谈就必须用图11-3（b）的双工方式。图11-3（c）可以用两根线完成双工传输，但会产生“侧音效应”。现代的电话机设计总是要尽量减小侧音。图11-3（d）是具有消侧音功能的双工方式示意图。图中混合电路的作用是完成2／4线转换，把送话电信号送往线路上，把线路上来的电信号送往受话器。由于混合电路含有消侧音电路，可大大减少侧音效应。第11章通信终端与通信设备811.1.2拨号盘式电话机拨号盘式电话机是自动电话机，它主要由叉簧开关H1、H2、交流铃、拨号电路、通话电路和手柄等五部分组成，如图11-4所示。拨号盘式电话机拨号盘式电话机是自动电话机，它主要由叉簧开关H1、H2、交流铃、拨号电路、通话电路和手柄等五部分组成，如图11-4所示。第11章通信终端与通信设备9打电话者用拨号盘来“告诉”交换机所要的电话分机号码。其原理是：拨号盘上有一对与电话机供电回路串接的脉冲接点，当拨动拨号盘后又自动回转时，脉冲接点出现断一通一断……的连接动作，导致电话机的电流呈断一通—断……的状态，即形成电流脉冲。每通断一次形成一个脉冲，每拨一次号形成一个脉冲串（见图11-5）。拨号原理第11章通信终端与通信设备10按键式电话机按键式电话机是从20世纪80年代开始逐渐普及的，是现代电子技术发展的成果之一。按键式电话机与拨号盘式电话机除叉簧和手柄相同外，其它电路却不尽相同。按键电话机主要由叉簧、振铃电路、极性保护电路、拨号电路、通话电路和手柄组成，见图11-6。第11章通信终端与通信设备11这种发号方式是这样的：全部发号信号由高、低两个频率群组成，每一群中有四个频率，从高、低频群中分别任选一个频率(8中取2)组合起来代表一个数字或符号，具体如表11-1所示。双音频拨号表11-1双音多频发号代码表高频群1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D低频群第11章通信终端与通信设备12电话通信中的通信原理知识（1）电话通信早期属于模拟通信，电话机属于模拟终端。随着数字技术的出现，电话可以用数字技术传输，也就是数字电话，典型的实例是目前流行的移动通信技术——手机。随着网络技术和计算机技术的发展与应用，目前电话网也可以进行数据通信，比如拨号上网和ADSL、电传等。（2）电话通信属于双工通信，但它是利用消侧音技术在一个信道上完成双向信号传输。（3）电话机到交换机之间是音频基带信号传输。交话机之间多采用调制传输。由于局与局之间多为多路电话传输，所以采用单边带频分复用技术。比如一个基群传送12路电话，带宽为48kHz；一个超群由5个基群构成，传输60路电话，带宽为240kHz。第11章通信终端与通信设备1311.2收音机收音机分类收音机有多种，根据不同标准具有不同分类。根据主要元件不同分为：电子管、晶体管和集成电路收音机。根据电路原理不同分为：直接检波式、来复再生式和超外差式。根据工作波段不同分为：单波段和多波段。根据信号调制不同分为：调幅式和调频式。或合二为一的调幅调频机。根据体积大小不同分为：台式、便携式、袖珍式和微型式。根据性能指标不同分为：特级、一级、二级、三级和四级五个等级。第11章通信终端与通信设备14第11章通信终端与通信设备15输入电路从天线到收音机第一级输入端之间的电路叫输入电路。输入电路的作用是从天线接收的各种信号中把需要收听的电台信号选择出来，并传输到下一级电路，而把其它不需要收听的信号(干扰)有效地加以抑制。第11章通信终端与通信设备16变频电路利用本地产生的振荡波与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预定的频率的技术或方法叫做“外差”或“超外差”技术或方法。外差方法是将输入信号频率变换为音频，而阿姆斯特朗提出的方法是将输入信号变换为超音频，所以称之为“超外差”。超外差电路的典型应用是超外差接收机，其优点是：①容易得到足够大而且比较稳定的放大量。②具有较高的选择性和较好的频率特性。③容易调整。缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。第11章通信终端与通信设备17变频电路是超外差技术的核心部分。其基本思路是将接收电路收到的不同频率电台信号全部变成一个统一频率的信号，以保证有较高的灵敏度和选择性。这个“统一频率”称为“中频频率”简称“中频”。我国规定的中频频率为465kHz。第11章通信终端与通信设备18

中放电路中频放大器（简称中放）是超外差式收音机的重要组成部分，其性能好坏直接决定收音机的选择性和灵敏度。它必须满足以下要求：要有良好的选择性。要工作稳定，受电压、温度影响要小，不能产生自激振荡。通频带内频响特性要好。在保证稳定的前提下，功率增益要尽量高。第11章通信终端与通信设备19中频放大器的作用是将变频器或前一级放大器送出的中频小信号加以放大。通常一个收音机有两、三级中频放大器。图11-11是一个中放电路的原理图及其频响特性。中频放大器的谐振频率是中频465kHz。由于我国电台的频谱带宽为10kHz，所以，中频放大器的通频带为10kHz，见图11-11（b）。第11章通信终端与通信设备20第11章通信终端与通信设备21检波电路调幅收音机采用包络检波，其原理我们在第2章已经讲过，不再赘述。第11章通信终端与通信设备22低频放大和功率放大电路检波器输出的信号就是音频信号，但因其幅度太小，所以必须经过放大才能推动扬声器发声。低频放大器和功率放大器就是完成将检波器输出的小音频信号放大至可以带动扬声器的大幅度音频信号。低频放大器是一个典型的共发射极放大器，而功率放大器是一个典型的推挽放大电路。第11章通信终端与通信设备23广播通信中的通信原理知识无线电广播是一种单工、点到多点、无线传输的模拟音频通信系统，其中的理论知识主要包括幅度调制与解调、频率调制与解调、频分复用（一个电台播出多套节目）等内容。而信号频谱和信道通频带概念更是理论知识中的基础。第11章通信终端与通信设备24第11章通信终端与通信设备2511.3电视机电视机信号传输原理电视广播电台通常由两个发射机构成：一个是图像信号发射机，另一个是伴音信号发射机。两个发射机输出的调制信号通过一个双工器合成为电视广播信号由一副天线发射出去供电视机接收。广播电视系统示意图见图11-13。第11章通信终端与通信设备26我国规定标准图像信号（视频信号）带宽为6MHz。图像信号采用残留边带调制（VSB）发送。伴音信号采用调频（FM）技术传输，调频波所占的频率范围为130kHz。我国规定在伴音载频两边各留250kHz为伴音信号通道。因此，图11-13中的图像信号发射机实际上就是一个残留边带调制器，而伴音信号发射机就是一个调频器。图像信号、伴音信号的频谱及电视机频响特性示意图见图11-14。第11章通信终端与通信设备27我国的电视节目频道主要分布在甚高频段VHF和特高频段UHF两个频段中。表11-2是VHF频段的频道划分。其中1~5频道称为І波段；6~12频道称为І波段；5~6频道之间空出了93~166MHz一段，供调频广播使用，称为П波段。表11-2我国VHF频段电视频道划分表波段频道频率范围（MHz）图像载频（MHz）伴音载频（MHz）І148.5~56.549.7556.25256.5~64.557.7564.25364.5~72.565.7572.25476~8477.2583.75584~9285.2591.75Ш6167~175168.25174.757175~183176.25182.758183~191184.25190.759191~199192.25198.7510199~207200.25206.7511207~215208.25214.7512215~223216.25222.75第11章通信终端与通信设备28图11-15是普通的黑白电视机、彩色电视机和平板电视机实物图。第11章通信终端与通信设备29

电视机原理我们已经知道电视广播的图像和伴音是两个独立的电信号，发送时要用两个载波和两套独立的发射机，图像信号采用调幅波发送（VSB），伴音信号用调频波。这两种信号，虽然调制方式不同，但都是具有一定频带宽度的超高频信号。由于它们的载波频率比较接近，所以能用—副天线同时把它们接收下来，并且在接收机前端的一些电路中，可以让这两个信号共同通过，以后再把它们分开。因此，电视接收机不必采用两套完全独立的接收电路。从基本原理上看，电视接收机是一种可以接收调幅信号和调频信号的终端设备，目前的电路形式都采用超外差式电路。第11章通信终端与通信设备30第11章通信终端与通信设备31广播电视中的通信原理知识从理论上看，电视与广播通信的最大不同就是采用了VSB调制以及将VSB信号和FM信号合成传输。再一个就是工作波段不一样，普通广播工作在中波和短波，而调频广播也工作在VHF波段。因此，电视技术中的通信理论知识也主要是调制、解调和频分复用。第11章通信终端与通信设备3211.4数据终端通信终端又称数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment，简称终端），能够向通信子网发送和接收数据的设备；通常由输入设备、输出设备和输入输出控制器组成。输入设备对输入的数据信息进行编码，以便进行信息处理；输出设备对处理过的结果信息进行译码输出；输入输出控制器则对输入、输出设备的动作进行控制，并根据物理层的接口特性（包括机械特性、电气特性、功能特性和规程特性）与线路终端接口设备（如调制解调器、多路复用器、前端处理器等）相连。第11章通信终端与通信设备33数据终端基本组成示意图第11章通信终端与通信设备34数据终端设备分类：通用终端：仅具有输入、输出功能。比如：键盘、打印机、显示器等；复合终端：具有输入、输出和一定数据处理能力的终端设备。比如，远程批作业终端、销售终端、信贷终端、传真终端等；智能终端：一种内嵌有单片机或微处理机、具有可编程能力和数据处理及数据传输控制能力的终端设备，具有可扩充性、灵活性及兼容性等特点。第11章通信终端与通信设备35常见通用终端键盘、打印类终端；这是应用最悠久、最普及的终端设备显示类终端；常配置相应的输入设备、显示器存储器等，以扩展和增强显示终端的功能。重要组成部分是显示器件，分为CRT器件和平面显示器件两类。识别类终端。进一步简化人—机对话过程，使输入、输出等操作更为简便灵活第11章通信终端与通信设备36常见复合终端远程批作业终端一种专门配置在远地运行，并以联机处理方式向主机传输数据的终端设备，适用于批量作业处理的环境。第11章通信终端与通信设备372.事务处理终端为适应某种特定应用环境而设计的一类终端设备。常见的有销售终端、信贷终端、传真终端等。销售终端主要应用于商业的零售场合。采用条形码识别技术的自动销售系统就是一种典型的销售终端应用实例。信贷终端是一种能阅读信用卡上磁性条形码的设备，用来验证该信用卡的有效性。传真终端是一种远程复制设备，它既可以将包含有文字和图像信息的文件发送到远方，也能接收来自远方的文件并再现。第11章通信终端与通信设备38智能终端弱智能终端功能由制造厂家事先固化在只读存储器(ROM，ReadOnlyMemory）或其它存储器件中，用户只能使用，不可改变。智能终端备有基本操作系统、语言编译程序及通信控制程序等系统软件，用户可根据终端应用业务的需要或变化编制和设置各种应用软件，赋予终端新的功能。第11章通信终端与通信设备39第11章通信终端与通信设备40多媒体通信终端多媒体终端是由搜索、编解码、同步、准备和执行等五个部分以及I协议、B协议、A协议等三种协议组成的，如图11-19所示。第11章通信终端与通信设备41表11-2基于各种网络的多媒体通信终端系列标准网络类型N-ISDNATMB-ISDN保证质量的LAN非保证质量的LANPSTN框架性标准H.320H.320/H.321H.322H.323H.324通道能力<2Mb/s<600Mb/s<6/16Mb/s<10/100Mb/s<33.6Kb/s音频编码G.711/G.722G.728G.711/G.722G.728G.711/G.722G.728G．711/G．722G.728/G．728G.711.1视频编码H.261H.261/H.263H.261H.261/H.263H.261/H.261数据T.120等T.120等T.120等T.120等T.120等系统控制H.242H.242/H.245H.242H.245H.245复分接H.221H.220H.221H.221H.225TCP/IPH.223信令Q.931Q.931Q.931Q.931国家标准第11章通信终端与通信设备42图11-20是一个基于H.320标准的窄带电视电话多媒体