通信工程師傳輸與接入考試傳輸介質(zhì)

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2.1  傳輸介質(zhì)
2.1.1  基本概念
所謂傳輸介質(zhì)，是指傳輸信號的物理通信線路。任何數(shù)據(jù)在實際傳輸時都會被轉(zhuǎn)換成電信號或光信號的形式在傳輸介質(zhì)中傳輸，數(shù)據(jù)能否成功傳輸則依賴于兩個因素：被傳輸信號本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)的特性。
1865年，英國物理學家麥克斯韋(James Clerk Maxwell)首次預言電子在運動時會以電磁波的形式沿導體或自由空間傳播。1887年，德國物理學家赫茲通過實驗證明了麥克斯韋電磁場理論的正確性，該理論奠定了現(xiàn)代通信的理論基礎(chǔ)。
就信號而言，無論是電信號還是光信號，本質(zhì)都是電磁波。實際中用來傳輸信息的信號都由多個頻率成分組成。信號包含的頻率成分的范圍稱為頻譜，而信號的帶寬就是頻譜的絕對寬度。由于信號所攜帶的能量并不是在其頻譜上均勻分布的，因此又引入了有效帶寬的概念，它指包含信號主要能量的那一部分帶寬。例如，人的語音頻率大多數(shù)在100～8000 Hz范圍內(nèi)，但其主要能量集中在300～3400 Hz范圍內(nèi)，因此話音信號的有效帶寬為3100 Hz。如不加說明，帶寬通常均指有效帶寬。
就傳輸介質(zhì)的特性而言，其對信號傳輸不利的一個物理限制是：現(xiàn)實中任何給定波形的信號都含有相當寬的頻譜范圍，尤其是數(shù)字波形，它們都包含無限的帶寬，但同時任何一種傳輸媒介都只能容納有限帶寬的信號。換句話說，傳輸介質(zhì)也有帶寬，其工作特性就像一個帶通濾波器，在一定的距離內(nèi)，如信號帶寬不超過傳輸媒介的有效傳輸帶寬，則信號將被可靠地傳輸，否則，信號將在很短的傳輸距離內(nèi)快速衰減，造成畸變。
簡單來說，可以用傳輸介質(zhì)的有效傳輸距離和帶寬來衡量其質(zhì)量，其中傳輸距離與帶寬成反比，同時帶寬越寬，成本越高。而在數(shù)字傳輸中，具有一定帶寬的傳輸介質(zhì)的最大傳輸速率與信號的調(diào)制方式也緊密相關(guān)。另一方面，不同的傳輸介質(zhì)都有自己的傳輸特性，因此傳輸介質(zhì)的選擇，應(yīng)從性能、成本、適用場合等方面綜合考慮。

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