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(hào)的物理通信線路。任何數(shù)據(jù)在實(shí)際傳輸時(shí)都會(huì)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或光信號(hào)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(gè)因素：被傳輸信號(hào)本身的質(zhì)量和傳輸介質(zhì)的特性。
1865年，英國物理學(xué)家麥克斯韋(James Clerk Maxwell)首次預(yù)言電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)以電磁波的形式沿導(dǎo)體或自由空間傳播。1887年，德國物理學(xué)家赫茲通過實(shí)驗(yàn)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(hào)而言，無論是電信號(hào)還是光信號(hào)，本質(zhì)都是電磁波。實(shí)際中用來傳輸信息的信號(hào)都由多個(gè)頻率成分組成。信號(hào)包含的頻率成分的范圍稱為頻譜，而信號(hào)的帶寬就是頻譜的絕對(duì)寬度。由于信號(hào)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(hào)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(hào)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(duì)信號(hào)傳輸不利的一個(gè)物理限制是：現(xiàn)實(shí)中任何給定波形的信號(hào)都含有相當(dāng)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(shí)任何一種傳輸媒介都只能容納有限帶寬的信號(hào)。換句話說，傳輸介質(zhì)也有帶寬，其工作特性就像一個(gè)帶通濾波器，在一定的距離內(nèi)，如信號(hào)帶寬不超過傳輸媒介的有效傳輸帶寬，則信號(hào)將被可靠地傳輸，否則，信號(hào)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(shí)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(hào)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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