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通信系统/通信介质

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信号需要一个通道来遵循,以便它们可以从一个地方移动到另一个地方。这些通信介质,或“通道”是像电线和天线这样的东西,它们将信号从一个位置传输到另一个位置。下面列出了一些最常见的通道。

双绞线

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双绞线 是一种传输介质,它使用两根相互缠绕的导线形成一对。缠绕导线的概念是为了防止干扰。理想情况下,每对导线基本上接收相同数量的干扰,正负干扰,有效地抵消了干扰的影响。通常,大多数内部布线有四对,每对都有不同的缠绕率。不同的缠绕率有助于通过使各对在彼此的参考中表现出不同的电气特性来进一步降低串扰的可能性。如果所有对都具有相同的缠绕率,它们将在彼此的参考中电气相同,从而导致串扰,这也称为电容耦合。双绞线常用于电话和数据电缆,并有各种类别和缠绕率。

双绞线的其他变体是屏蔽双绞线电缆。屏蔽类型的工作原理与非屏蔽类型非常相似,只是屏蔽双绞线还在所有对或每对周围有一层金属箔或网状屏蔽,以进一步屏蔽对免受电磁干扰。屏蔽双绞线通常部署在电缆承受比正常水平更高的干扰的情况下。

同轴电缆

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另一种常见的电线类型是同轴电缆。同轴电缆(或简称为“同轴电缆”)是一种带有单根数据线的电缆,周围包裹着各种填充层和屏蔽层。最常见的同轴电缆,普通电视电缆,有一层金属丝网包裹着填充的芯线,吸收大量的电磁干扰,并有助于确保传输和接收相对干净的信号。同轴电缆的带宽比双绞线高得多,但同轴电缆也比等长双绞线贵得多。同轴电缆的可用带宽通常超过数百兆赫兹(与双绞线的数百千赫兹相比)。

最初,同轴电缆用作电话网络的骨干,因为一条同轴电缆可以通过一种称为“频分复用”(将在后面章节中讨论)的方法承载数百个同时进行的电话呼叫。然而,最近光纤电缆已取代同轴电缆成为电话网络的骨干,因为光纤通道可以承载更多同时进行的电话通话(一次数千个),并且比同轴电缆更不易受干扰、串扰和噪声的影响。

光纤电缆是细小的玻璃丝,它们通过长距离传输光脉冲(通常是红外光)。光纤通道通常不受常见射频干扰的影响,并且可以非常快地传输难以置信数量的数据。光纤电缆主要有两种类型:单频电缆和多频电缆。单频电缆只传输单一频率的激光光,因此线路上没有自干扰。单频光纤电缆可以达到每秒数十亿赫兹的惊人带宽。多频光纤电缆允许一系列频分复用的信号分别占据给定的频率范围。但是,不同信号之间的干扰会降低可靠数据可以传输的范围。

无线传输

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无线传输系统中,信号作为电磁波通过自由空间传播。无线信号由发射器发射,由接收器接收。无线系统价格低廉,因为不需要安装电线来传输信号,但无线传输不仅容易受到电磁干扰的影响,而且也容易受到物理干扰的影响。例如,城市中的一栋大型建筑会干扰手机接收,一座大山会阻挡 AM 无线电传输。此外,使用 WiFi 无线网络的用户可能已经注意到他们的无线网络信号不能很好地穿透墙壁。

无线通信中使用的天线主要有两种类型,即全向定向

人们应该熟悉全向天线,因为它们无处不在:在你的汽车里,在你的收音机上等等……全向天线是全向的,因为它们以相同(或几乎相同)的方式向所有方向发射数据。这些天线非常适合需要向多个方向的多个接收器传输数据的系统(例如 FM 无线电传输)。此外,全向天线适用于接收器相对于发射器方向未知的系统(例如蜂窝电话系统)。

定向天线将它们的传输功率集中在一个狭窄的方向范围内。定向天线的一些例子包括卫星天线和波导。定向天线的缺点是,它们需要始终指向接收器才能保持传输功率。当接收器和发射器不移动时,这很有用(例如,与地球同步卫星通信时)。

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