恒参信道及其对信号传输的影响

创作时间:

作者:

@小白创作中心

恒参信道及其对信号传输的影响

引用

来源

https://m.renrendoc.com/paper/378227382.html

恒参信道是通信系统中一类重要的信道类型，其参数随时间不变化或变化特别缓慢。本文将详细介绍恒参信道的定义、典型恒参信道的特点，以及信号在恒参信道中传输时可能遇到的失真问题，包括幅度-频率畸变和相位-频率畸变。

恒参信道及其对信号传输的影响

典型的恒参信道

明线

明线导线通常采用铜线、铝线或钢线（铁线），线径为3mm左右。
对铜、铝线来说，长距传输的最高允许频率为150kHz左右，可复用16个话路；短距传输时，有时传输频率可达300kHz左右，可再增开12个话路。
明线信道易受天气变化和外界电磁干扰，通信质量不够稳定，信道容量较小，不能传输视频信号和高速数字信号。

双绞线

最古老但又是最常用的传输媒体。
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法扭绞起来就构成了双绞线。
模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几公里。
双绞线的价格便宜，性能良好，使用广泛。
为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可在双绞线的外面再加上一个用金属丝编织成的屏蔽层，这种加屏蔽层的双绞线称为屏蔽双绞线，相对于无屏蔽双绞线来说，价格要贵一些。

同轴电缆

同轴电缆由内导体铜制芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。
50Ω同轴电缆和75Ω同轴电缆是常见的两种类型。

光缆

光纤通信是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。
有光脉冲相当于1，没有相当于0，由于可见光的频率非常高，约为每秒108量级，因此光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
光纤的优点包括传输频带非常宽，通信容量大；传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；抗雷电和电磁干扰性能好；无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据；体积小，重量轻。
光纤的缺点包括两根光纤要精确的连接比较困难，一般的网络技术人员难以掌握这项技术；光电接口价格也比较昂贵。

地面微波视距传播

微波在空间是直线传播，而地球表面是个曲面，因此传输距离受到限制，一般只有50公里左右，若采用100米高的天线塔，可增大到100公里。
为实现远距离通信，必须在一条无线电通信信道的两个终端之间建立若干个中继站。中继站把前一站送来的信号经过放大后再发送到下一站，故称为“接力”。
微波接力通信的主要优点包括：微波波段频率高，频段范围宽，信道容量大；传输质量较高；机动灵活性强，抗自然灾害的能力也较强；建设投资少，见效快。
微波接力通信的缺点包括：相邻站之间必须直视，不能有障碍物；有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接受天线，因而造成失真；微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；隐蔽性和保密性较差；维护成本较高。

卫星中继通信

卫星通信是在地球站之间利用位于3万6千公里高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信。
卫星是在太空的无人值守的微波通信中继站。
卫星通信的主要优缺点和地面微波通信差不多，但通信距离更远，且通信费用与通信距离无关；卫星通信的频带很宽，通信容量很大，信号所受的干扰也小，通信比较稳定；但卫星通信有较大的传播时延。

信号无失真传输条件

要使任意一个信号通过线性网络不产生波形失真，网络的传输特性应该具备以下两个理想条件：

系统函数的幅频特性H(ω)是一个不随频率变化的常数。
系统函数的相频特性φ(ω)为一过原点的直线，即群时延为常数。

信道的相频特性还经常用群迟延——频率特性来衡量，所谓群迟延——频率特性，就是相位特性对频率的导数，若相位频率特性用φ(ω)表示，群迟延用τ(ω)表示，则系统函数的幅频特性是一个不随频率变化的常数。

幅度-频率畸变

幅度—频率畸变，即幅频畸变，是由于信道幅频特性不理想造成的。理想的信道幅频特性在通带内应是平的，即对所有通带内的各频率分量的衰耗应是一样的,信号的各个频率分量不会因通过信道传输而发生畸变。

实际中的信道不可能有这样理想的幅频特性。典型音频电话信道的相对衰耗曲线如图所示：

一般数字信号是矩形波或升余弦波，具有丰富的频率成分，如果信道幅频特性不均匀，将使各频率受到不同的衰耗，从而使波形发生畸变。在数字信号传输中，将会引起相邻数字信号波形之间在时间上的相互重叠，造成码间串扰（码元之间相互串扰）。为了减小幅度—频率畸变，在设计总的电话信道传输特性时，一般都要求把幅度—频率畸变控制在一个允许的范围内。改善电话信道中的滤波性能通过一个线性补偿网络使衰耗特性曲线变得平坦——均衡。