通信介质就是在通信系统中位于发送端与接收端之间的物理通路,通信介质一般可分为导向性和非导向性介质两种。
导向性介质有双绞线、同轴电缆和光纤等,这种介质将引导信号的传播方向;非导向性介质一般通过空气传播信号,它不为信号引导传播方向,如短波、微波和红外线通信等。
下面将简单介绍三种常用的导向性通信介质。
1.双绞线
双绞线是一种廉价而又广为使用的通信介质,它由两根彼此绝缘的导线按照一定规则以螺旋状绞合在一起,这种结构能在一定程度上减弱来自外部的电磁干扰及相邻双绞线引起的串音干扰,但在传输距离、带宽和数据传输速率等方面双绞线仍有其一定的局限性。
双绞线常用于建筑物内局域网数字信号传输,这种局域网所能实现的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要选择、安装得当,在有限距离内数据传输速率可达到10Mbit/s。当距离很短且采用特殊的电子传输技术时,传输速率可达100Mbit/s。
在实际应用中,通常将许多对双绞线捆扎在一起,用起保护作用的塑料外皮将其包裹起来制成电缆。采用上述方法制成的电缆就是非屏蔽双绞线电缆。为了便于识别导线和导线间的配对关系,双绞线电缆中每根导线使用不同颜色的绝缘层。为了减少双绞线间的相互串扰,电缆中相邻双绞线一般采用不同的绞合长度。非屏蔽双绞线电缆价格便宜、直径小、节省空间、使用方便灵活、易于安装,是目前最常用的通信介质。
2.同轴电缆
同轴电缆由内、外层两层导体组成。内层导体是由一层绝缘体包裹的单股实心线或绞合线(通常是铜制的),位于外层导体的中轴上;外层导体是由绝缘层包裹的金属包皮或金属网;同轴电缆的最外层是能够起保护作用的塑料外皮。同轴电缆的外层导体不仅能够充当导体的一部分,而且还能起到屏蔽作用。这种屏蔽一方面能防止外部环境造成干扰,另一方面能阻止内层导体的辐射能量干扰其他导线。
与双绞线相比,同轴电线抗干扰能力强,能够应用于频率更高、数据传输速率更快的情况。虽然目前同轴电缆大量被光纤取代,但它仍广泛应用于有线电视和某些局域网中。
目前得到广泛应用的同轴电缆主要有50Ω电缆和75Ω电缆这两类:50Ω电缆用于基带数字信号传输,又称基带同轴电缆,数据传输速率可达10Mbit/s,这种电缆主要用于局域以太网;75Ω电缆可用于传输宽带模拟信号,也可用于传输数字信号,对于模拟信号而言,其工作频率可达400MHz。
3.光纤(www.xing528.com)
光纤是一种传输光信号的传输媒介。光纤最内层的纤芯是一种横截面积很小、质地脆、易断裂的光导纤维,制造这种纤维的材料可以是玻璃也可以是塑料。纤芯的外层裹有一个包层,它由折射率比纤芯小的材料制成。正是由于在纤芯与包层之间存在着折射率的差异,光信号才得以通过全反射在纤芯不断向前传播。在光纤的最外层则是起保护作用的外套。通常都是将多根光纤扎成束并裹以保护层制成多芯光缆。
从不同的角度考虑,光纤有多种分类方式。根据制作材料的不同,光纤可分为石英光纤、塑料光纤、玻璃光纤等;根据传输模式的不同,光纤可分为多模光纤和单模光纤;根据纤芯折射率分布的不同,光纤可以分为突变型光纤和渐变型光纤;根据工作波长的不同,光纤可分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。
在实际光纤传输系统中,还应配置与光纤配套的光源发生器件和光检测器件。目前最常见的光源发生器件是发光二极管(LED)和注入激光二极管(ILD)。光检测器件是在接收端能够将光信号转化成电信号的器件,目前使用的光检测器件有光敏二极管(PIN)和雪崩光敏二极管(APD)。光敏二极管的价格较便宜,然而雪崩光敏二极管却具有较高的灵敏度。
与一般的导向性通信介质相比,光纤具有很多优点:
1)光纤支持很宽的带宽,其范围大约在1014~1015Hz之间,这个范围覆盖了红外线和可见光的频谱。
2)具有很快的传输速率,当前限制其所能实现的传输速率的因素来自信号生成技术。
3)光纤抗电磁干扰能力强,由于光纤中传输的是不受外界电磁干扰的光束,而光束本身又不向外辐射,因此它适用于长距离的信息传输及安全性要求较高的场合。
4)光纤衰减较小,中继器的间距较大。采用光纤传输信号时,在较长距离内可以不设置信号放大设备,从而减少了整个系统中继器的数目。
当然光纤也存在一些缺点,如系统成本较高、不易安装与维护、质地脆易断裂等。三种传送介质性能比较见表9-1。
表9-1 三种传送介质性能比较
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