课程序言+第1章 电信传输的基本概念

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1.1通信基本概念及发展史 1.1.3 电信传输理论的发展史
• 1865年，麦克斯韦在题为《电磁场的动力学理论》的论文 中奠定了电磁场理论的基础，利用麦克斯韦的成果进行传 输线理论研究成为了可能。 • 1876年，亥维塞利用麦克斯韦方程推导出了经典电报方程。 • 1893年，英国物理学家汤姆逊（电子的发现者）出版了一 本论述麦克斯韦电磁理论的书，肯定了圆金属壁管子传输 电磁波的可实现性。 • 1897年，英国物理学家瑞利在发表的论文中，讨论了矩形 截面和圆形截面“空柱”中的电磁振动，即对应后来的矩 形波导和圆波导，并引进了截止波长的概念 • 1936年，贝尔实验室的科学家做出了实验波导线长为 260 m的青铜管，直径为12.5 cm，信号波长为9 cm。
课程概况

课程性质：特色--专业--核心


适用专业：通信工程与电子信息大类
课程学时/学分：64学时/4学分 先修课程：高等数学、电磁场、电路分析等
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“电信传输理论与工程”课程序言
课程讲什么？ 上课学什么？
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“电信传输理论与工程”课程序言
课程特点及内涵


既有较强的理论性，又有广泛的工程背景； 以电磁场理论和电路理论为基础，对以电磁波 为载体的电信号传输的基本概念、基本原理和 传输信道及其特性进行讨论和分析； 系统介绍各类常见有线和无线通信传输系统的 组成和实现原理； 系统介绍通信光缆与电缆的工程设计、施工及 典型应用； 与基础课的学习方法有很大区别； 技术概念性知识巨细、庞杂、繁多。
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1.2
电信传输系统模型
1.2.1 电信及电信传输的基本概念 1.2.2 电信传输系统模型 1.2.3 信号的类型与电磁波波段的划分 1.2.4 电磁波常见传播模式 1.2.5 电信传输的主要特点
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1.2.1 电信及电信传输的基本概念
所谓“电信”，也可以理解为“电通信”的缩写， 电通信是狭义上的通信，仅指利用电子技术实现 传送信息和交流信息的通信方式。“电信”的概 念解释是：利用有线、无线的电磁系统或光电系 统，对语音、文字、数据、图像以及其他形式信 息的电信号进行的传送过程。
3×10-5 紫外、可见光、 光纤或激光空间传 -4 3×10 cm 红外 播
光通信
1.2.4 电磁波常见传播模式


在研究传输线理论时主要包括以下两方面的内容： 一是研究所传输波类型的电磁波在传输线横截面内电场和磁 场的分布规律（场结构或模式或波型），称为横向问题； 二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律， 称为纵向问题。 在传输线（有界空间中）导行的电磁波的类型（也称为模式 或场结构或场分布），按其有无纵向场分量Ez和Hz，可分为 四类： （1）横电磁波（TEM波），这种波在传播方向Z上既无纵向 电场Ez分量又无纵向磁场Hz分量，即Ez=0且Hz=0。电场、 磁场分量都在横截面上与传播方向垂直。这种模式只能存在 于双导体传输线和无线传输（无界空间理想介质）中。
1.3 电信传输信道及传输介质
1.4 传输特性和传输单位
1.1通信基本概念及发展史 1.1.1 通信的定义
通信的目的是传递消息中所包含的信息。消息是客观 物质运动和主观思维活动的状态的一种反映，在不同时期 具有不同的表现形式。例如，话音、文字、符号、音乐、 数据、图片或活动图像等都是消息。 人们接收消息，关心的是消息中包含的有效内容，即信 息。通信则是进行信息的时空转移，即把信息从一方传送 到另一方。基于这种认识，“通信”也就是“信息传输” 或“括无线通信传输理论，移动通信传输信道的特征，微 波传输基础理论，卫星传输的基本理论的原理和其信道特性分析， 以及建立各类无线传输损耗的模型、天线设计应用。
Part1 电信传输原理
第一章 电信传输的基本概念
本章内容提要
1.1 通信基本概念及发展史
1.2 电信传输系统模型
Part1 电信传输原理
本章知识模块结构
第一模块：基础知识
阐述通信、电信、电信传输基本概念，电信传输系统的组成 与模型，信号频段划分与传输线信道关系，传输介质的结构，传 输特性和传输单位。
第二模块：有线传输线路的基础知识及技术应用。
重点包括目前正在应用的金属传输线理论，波导传输线理论， 光波导（光纤）传输理论的基本原理及其特性分析，并列举其光/ 电参数和实际工程应用举例。
教材：
1.《电信传输原理》(第2版)，胡庆、唐宏等编著。 电子工业出版社，2012年出版 2.《通信光缆与电缆线路工程》，胡庆、张德民等编著。 人民邮电出版社，2013年出版
参考书：
1.《光纤通信系统与网络》(修订版)，胡庆、张德民等 编著。电子工业出版社，2012年出版
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“电信传输理论与工程”课程序言
甚高频VHF
特高频UHF 超高频SHF 极高频EHF
同轴电缆或米波无 线电
波导或分米波无线 电 波导或厘米波无线 电 波导或毫米波无线 电
电视、调频广播、空中管制、车辆、 通信、导航
微波接力、卫星和空间通信、雷达 微波接力、卫星和空间通信、雷达、 无线宽带接入 雷达、微波接力、射电天文学
107～108 GHz
“电信传输理论与工程”
主讲老师基本信息 姓 名：姚玉坤 （教授） 工作邮箱：yaoyk@ 工作部门：通信与信息工程学院 通信网络教研中心
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“电信传输理论与工程”
课程架构
Part One 电信传输原理
Part Two 通信光缆与电缆线路工程
2014年9月
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“电信传输理论与工程”课程序言
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
图1-4 模拟信号波形
图1-6 数字信号波形
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
图1-7 电磁波段划分图
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1.2.3 信号的种类和电磁波波段的划分
定论1：电信号传输的实质是电磁波的传播。 定论2：通信所采用的传输方式是由电磁波的频率 所决定的。电通信的容量几乎与使用的频率成正比， 对通信容量的要求越高，使用频率就越高。
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1.2.2
点到点电信传输系统的一般模型
电信传输系统模型
信源
发信 设备
收信 设备
信宿
变换器A 图1-1 电信传输系统模型示意图
反变换器B
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1.2.2

电信传输系统模型

图1-1中发信终端置于变换器A的这一端，其功能 为：把消息变换成与信道相适配的电信号或光信 号，并让信号进入该信道。 收信终端位于反变换器B的那一端，其功能为将 从信道收下来信号进行衰减补偿，并消除或减小 畸变和噪声对有用信号的干扰，进行反变换，使 其消息重现原貌。
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电信传输系统的实际结构综合示例
图1-2
电信传输系统一般结构
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1.2.2
电信传输系统模型
图1-2表明：一个完整在电信传输系统包括哪几个组成部分呢？ 必须具备传输介质(信道)、用户终端、交换机 、多路复用 设备和传输终端设备。各部分的作用如下：
1）话机、移动台作用： 是将话音信号转换成电信号，或者进行反变换。 2）交换设备的作用：实现局内用户间的信号交换，还能同其它 局的用户实现连接或转接。 3）多路复用设备的作用：实现多路信号的汇接(复用)，用以提 高信道的传输容量。 4）传输终端设备的作用：将待传输的信号转换成适合信道传输 的信号，或进行反变换等。
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1.2.2
电信传输系统模型
总结图1-2的一般结构，可发现哪些规律呢？
电缆、光缆、微波、卫星是不同形式的传输介质。 采用不同传输介质的电信传输系统具有不同的传输终端设备， 且名称也不同。
当电信传输系统采用电缆作传输介质时，此时传输终端设备
为电缆传输终端设备，相应的传输系统称为电缆传输系统或称 为电缆通信系统。 若采用光缆作传输介质，此时的传输终端设备为光端机，相 应的传输系统就称为光缆传输系统，或称为光纤通信系统。 若采用微波作载体，用微波中继站作信号转接，此时传输终 端设备就是微波端站，相应的传输系统就称为微波传输系统， 或称微波通信系统。
Part One
电信传输原理
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Part1 电信传输原理
《电信传输原理》教材目录
第1章 电信传输的基本概念 第2章 金属传输线理论 第3章 波导传输线理论 第4章 介质光波导传输理论 第5章 无线传输基本理论 第6章 微波通信传输信道的特征 第7章 移动通信传输信道的特征 第8章 卫星通信系统及传输信道特征
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1.1通信基本概念及发展史
1.1.2 通信发展史-2

1977年，美国芝加哥建成第一条光纤通信线路，长度为6km。 1988年建成了横跨大西洋的海底光缆系统，采用的是单模光 纤，总长达到19200km。 在移动通信方面，1946年美国在圣路易斯城建立了世界上第 一个公用汽车电话业务，频率从150~450 MHz。 在卫星通信方面，1957年10月，苏联发射了第一颗人造地球 卫星，1965年4月美国发射了第一颗商用卫星。
从广义上说：无论采用何种方法，使用何种传输媒质 只要将信息从一个地方传送到另一地方，均可称为通信。
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1.1通信基本概念及发展史
1.1.2 通信发展史


在1837年，人类历史上第一次用电报进行电信联系，英国人 在1.5km的距离上作了电报表演。 1876年，贝尔获美国专利局授予的电话专利，并在1877年用 硬双铜线架设了电话线路，从此传输线开始了传输比电报信 号频率高得多的语音信号。 1948年美国建设了从纽约到波士顿的微波中继线路，传送 480路电话和1路电视信号。 1955年，完成从纽芬兰到苏格兰海底越洋同轴电话电缆。 1966年，英籍华人提出可以从石英中提炼超纯的细丝状纤维， 并用于光频成为光波导。
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