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移动端

2.4 传输介质

《无线通信网络与系统》第2章信号传输基础,本章的目的是使没有或者具有很少数据通信背景知识的读者能够对本书所包含的内容有一个初步的认识。在本章的最后,我们为感兴趣的读者提供了参考资料以便进行更深入的学习。本节为大家介绍传输介质。

作者:朱磊/许魁 译来源:机械工业出版社|2017-11-16 15:37

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2.4 传输介质

在数据传输系统中,传输介质是指发送端和接收端之间的物理路径。传输介质可以分为导向性传输介质和非导向性传输介质。在这两种传输介质中,通信都是以电磁波的形式进行。在导向性介质中,电磁波沿着固体介质传播,例如铜质的双绞线、铜质的同轴电缆或光导纤维。大气层或者外太空则属于非导向性介质,电磁波信号可以在其中传输但介质对其不具有导向性,这种传输形式通常称为无线传输。

传输介质的固有性质和信号的特征共同决定了数据传输的方式和质量。在导向性介质中,介质本身在决定传输限制中通常起着更重要的作用。对于非导向性介质,天线发送信号的带宽在决定传输特性方面的作用比传输介质更为重要。天线发送信号的重要特性之一就是方向性。一般来说,低频信号的传输是全向的,也就是说,信号从天线向各个方向传播。只有在更高的频率上,信号才有可能被固定在一个波束方向。

图2-10所示为电磁频谱图,并且给出了多种导向性介质和非导向性介质以及相应的传输技术的工作频段。在本节接下的部分,我们将简要介绍非导向性介质,即无线介质。

对于非导向性介质,发送和接收都需要借助天线来完成。发送时,天线将电磁波能量辐射到介质中(通常为空气);接收时,天线从周围的介质中接收电磁波。在无线传输中,基本上分为两种类型的配置:定向和全方向。对于定向配置,发送天线发射一束定向的电磁波束,因此传输和接收天线必须严格对齐。对于全向传输的情况,发送信号向各个方向传播,因此可以被多个天线接收。

在我们讨论的无线传输中,有3个频段是我们最感兴趣的。频率在1~100GHz(1GHz=109Hz)之间的频段称为微波频段。在该频段中,高度定向波束是可实现的,因此微波频段很适合进行点对点传输。微波频段也用于卫星通信。频率在30MHz~1GHz之间的频段适合进行全向传输,我们将其称为无线频段。

红外频段是另一个适用于本地应用的重要频段,其频率范围大约为3×1011~2×1014Hz。对于空间受限的区域,例如房间内,红外频段在本地点对点和点对多点业务中是非常有用的。


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