第二章传输线的带宽
第二章物理层
3. TDM的分类
同步TDM 特点：时间片固定分配，适合固定速率传输 异步TDM 特点：时间片按需分配，适合可变速率传输
频分多路复用技术 FDM
Frequency Division Multiplexing
1. 定义： 当传输线路的带宽远大于单个信号的要求时，为有效的 利用传输系统将多个信号同时在一条传输线路上传输的 技术叫频分多路复用。
进制数表示。 2）差分脉冲代码调制 原理：不是将振幅值数字化，而是根据前后两个采样值的差进行编码，
输出二进制数字。 3） 调制 原理：根据每个采样值与前一个值之间差“+1”或“-1”来决定输出二
进制“1”或“0”。 缺点：编码速度跟不上变化太快的信号。
PCM转换过程举例
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
时分多路复用技术 TDM
Time Division Multiplexing
1. 定义：
当传输线路的位传输率远大于单个信号的要求时，为有效的 利用传输系统将多个信号同时在一条传输线路上传输的技术 叫时分多路复用。
2. TDM的实现
传输时将时间分成等长的时间片 通过时间片轮转方式将时间片依次分配给指定的信号
信号发送方式：模拟信号发送（模拟信道）
数字信号发送（数字信道）
模拟信号和数字信号的发送
模拟信号发送： 模拟数据（声音）
数字数据（二进制脉冲）
数字信号发送： 模拟数据
电话系统 调制解调器
MODEM
编码解码器 CODEC
模拟信号 模拟信号
数字信号
数字数据（二进制脉冲）
数字 编码解码器
最新第二章-数据通信基础-习题与答案
第二章数据通信基础习题与答案一、判断题1.（√）计算机中的信息都是用数字形式来表示的。
2.（√）信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示，单位时间内传送的比特数越多，表示信道容量越大。
3.（×）波特率是指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。
4.（×）在单信道总线型网络中，带宽=信道容量×传输效率。
5.（√）在共享信道型的局域网中，信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。
6.（√）DTE是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和住宿。
7.（√）DCE是数据通信设备，是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。
8.（×）Modem属于DTE。
9.（√）在单工通信的两个节点中，其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据，另一端只能接收数据不能发送数据。
10.（√）在半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，不能同时发送和接收，只需要一条传输线路即可。
11.（×）在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收，只需要一条传输线路即可。
12.（√）在局域网中，主要采用的是基带数据传输方式。
13．（√）信道带宽的单位是赫兹。
14．（×）数据通信系统主要技术指标中的信道容量＝吞吐量×传输效率。
15．（×）比特率和波特率是两个相同的概念。
16．（√）基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。
17．（√）分组交换是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。
18．（√）电路交换有建立连接、传输数据和拆除连接三个通信过程。
19．（√）分组交换比电路交换线路利用率高，但实时性差。
20．（√）ATM(即异步传输模式)是一种广域网主干线常采用的技术。
21．（√）数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。
22．（×）使用调制解调器进行网络数据传输称为基带传输。
第二章-数据通信技术-1
• 结论：采样速率必须是最高频率的两倍，因为波形的每 个周期相当于两个值——一个表示正的幅度级别，另一 个表示负的幅度级别。因此，如果每秒有 w 个周期 （即，赫兹），那么我们就有 2w 个信号状态。如果无 噪声信道每个信号状态使用 N 个值，则信道每秒的最 大数据传输能力可由下式给出： • • • • C=2W×log2 N C=数据传输率，单位bit/s W= 带宽，单位Hz N= 信号状态编码级数
模拟信号数字化的三步骤
•
1)采样，以采样频率Fs把模拟信号的值采出；
•
2)量化，使连续模拟信号变为时间轴上的离散值；
•
3)编码，将离散值变成一定位数的二进制数码。
奈奎斯特公式-编码的基础
• 1920年 ，奈奎斯特发现无噪声信道的最大信号传输速 率是采样数目的两倍。通过标准正弦载波可以看出这 个发现，正弦波自然形态的半个周期表示一个信号状 态是可能的，因为这两个半周期互为镜像。
6.1 数字数据的数字信号编码
• 编码方式
• 编码特点 • 同步过程
编码方式
• 不归零编码(NRZ) 1：单极性不归零码 2：双极性不归零码 • 归零编码(RZ) 1：单极性归零码 2：双极性归零码
两类编码图例
单极性脉冲编码
双极性归零脉冲编码
双极性脉冲编码
单极性归零脉冲编码
交替双极性归零脉编码
图例
6.2 数字数据的模拟信号编码
• 为了利用廉价的公共电话交换网实现计算机之 间的远程通信，必须将发送端的数字信号变换 成能够在公共电话网上传输的音频信号，经传 输后再在接收端将音频信号逆变换成对应的数 字信号。实现数字信号与模拟信号互换的设备 称作调制解调器(Modem)。 • 模拟信号传输的基础是载波，载波具有三大要 素：幅度、频率和相位，数字数据可以针对载 波的不同要素或它们的组合进行调制。
《微波技术与天线》第二章传输线理论part1
引言
分布电路参数模型
相同的传输线，虽然不同频率、不同几何长度，但电长度 相同，都属于长线。
3 2 1 0 -1 -2 -3
3 2 1 0 -1 -2 -3
t=0
t＝0
V(z,t)
V(z,t)
z, m 图2-1 10MHz信号的电压分布
0
10
20
30400123
4
z,cm 图2-2 10GHz信号的电压分布
2/7/2019 7
边界条件
引言
分布电路参数模型
1、长线的概念
长线—— 传输线的几何长度和线上传输电磁波的波 长的比值＞＞1 或≈1 的传输线。
l / 0.1
短线——传输线的几何长度<<线上传输电磁波的波
长。
l / 0.1
举例：频率为50Hz、 λ=6000km的交流电，1000m场的 输电线<<λ（电长度为0.000167<0.1）------短线 10GHz的电磁波，λ=3cm，5cm长的传输线与波 长相当（电长度为1.67 >0.1 ）------长线
2/7/2019
23
均匀传输线方程及其解
已知终端边界条件（z=0、U(0)=UL、I(0)=IL ）
1 A 1 2 (U L Z 0 I L ) U L , RL 1 A2 (U L Z 0 I L ) I L 2
1 1 z z U ( z ) ( U Z I ) e ( U Z I ) e L 0 L L 0 L 2 2 1 1 z (U L Z 0 I L )e (U L Z 0 I L )e z I ( z ) 2Z 0 2Z 0 U ( z ) U L chz I L Z 0 shz I ( z ) I chz U L shz L Z0
Chap2_传输线理论
参量 R L G C
双线传输线
1
a cond
a
cosh
D 2a
diel
a coshD / 2a
a coshD / 2a
同轴传输线
1 1 1
2 cond a b
2
ln
b a
2 diel
lnb / a
2
lnb / a
平行板传输线
2
w cond
d
w
diel
w d
w
d
单位 Ω/m H/m S/m F/m
因为p有一个正的实数分量，为了满足导体条件，在下平板向负 x方向的磁场幅度必是衰减的，故A应为零；同理在上平板B=0。
故在下平板内：H y Bepx H0e px H0e1 jx/
B=H0是待定常数
射频电路设计Chap2 # 21
其电流密度：J z
传导电流密度
Ez
H y x
1 j
H 0 e1 j x /
dVz R jLIz
dz
I z
V ez V ez
R jL
定义特性阻抗：
Z0
R jL
R jL G jC
I z
V ez V ez I ez I ez
R jL
Z0
V I
V I
特性阻抗不是常规电路意义上的阻抗，其定义基 于正向和反向行进的电压波和电流波！
射频电路设计Chap2 # 29
设导线方向与z 轴方向一致，长度为1.5cm， 忽略其电阻，在f=1MHz时电压空间变化不明显。
射频电路设计Chap2 # 7
当 f =10GHz时，λ =0.949cm，与导线长度相似，测量结果如图
第2章 金属传输线理论
电磁波的波型又称为模式，是指能够独立存在 的一种电磁波分布或电磁场结构。
平面波的电磁波型分类：
TE波：横电波，这种波的Ez=0，其电场分量都 在横截面上，但有Hz≠0。
TM波：横磁波，这种波的Hz=0，其磁场分量都 在横截面上，但有Ez≠0。
则
dU dz
Z1I
dI
dz
Y1U
表明传输线上单位长度的电压变化量等于 单位长度上串联阻抗Z1的压降；传输线上单位长 度的电流变化量等于单位长度上并联导纳Y1的分 流量。
2.3.2传输线方程的解 将2.3式两端对z再求导得
dI dz
Y1U
dU dz
Z1I
(R1
jL1)
dI dz
d 2U dz2
同轴线对在低频时传输的波是TEM波，在高 频时既有TEM波又有TE和TM波。
带状线、微带线传输的主模是TEM波，同样 还有TE、TM波存在。
本章主要讨论平行双导线和同轴线的传输特性。
自学
2.1.2——2.1.4
了解各种电缆的基本特点和简单应用。 理解几种应用的结构图。
§2.2 传输线常用分析方法及电参数
u(z, t) Re[U (z)e jt ]
Re[( A1e z A2e z )e jt ]
A1e z cos( t z) A2e z cos( t z)
i(z, t) A1 e z cos( t z) A2 e z cos( t z)
Zc
Zc
传输线上电压和电流是以波的形式传播的 任意一点上电压和电流均由两部分叠加而成
z,
t
)
C1
u(z, t
t
第二章 数据通信基础 习题与答案
第二章数据通信基础习题与答案一、判断题1、( √)计算机中的信息都就是用数字形式来表示的。
2、( √)信道容量就是指信道传输信息的最大能力,通常用信息速率来表示,单位时间内传送的比特数越多,表示信道容量越大。
3、( ×)波特率就是指信息传输的错误率,就是数据通信系统在正常工作情况下,衡量传输可靠性的指标。
4、( ×)在单信道总线型网络中,带宽=信道容量×传输效率。
5、( √)在共享信道型的局域网中,信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。
6、( √)DTE就是指用于处理用户数据的设备,就是数据通信系统的信源与住宿。
7、( √)DCE就是数据通信设备,就是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。
8、( ×)Modem属于DTE。
9、( √)在单工通信的两个节点中,其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据,另一端只能接收数据不能发送数据。
10、( √)在半双工通信的双方可以交替地发送与接收信息,不能同时发送与接收,只需要一条传输线路即可。
11、( ×)在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收,只需要一条传输线路即可。
12、( √)在局域网中,主要采用的就是基带数据传输方式。
13.( √)信道带宽的单位就是赫兹。
14.( ×)数据通信系统主要技术指标中的信道容量＝吞吐量×传输效率。
15.( ×)比特率与波特率就是两个相同的概念。
16.( √)基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。
17.( √)分组交换就是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。
18.( √)电路交换有建立连接、传输数据与拆除连接三个通信过程。
19.( √)分组交换比电路交换线路利用率高,但实时性差。
20.( √)ATM(即异步传输模式)就是一种广域网主干线常采用的技术。
21.( √)数据传输率就是指单位时间内信道内传输的信息量,即比特率。
02_传输线理论
0 τ
2τ 3τ
0 τ
2τ 3τ
t
Vl
3V 4
0 τ 2τ 3τ
t
iL
3V 4Z 0
0 τ 2τ 3τ
t
01-26
课程简介
信号传输过程
课程简介
01-27
信号传输过程
Vs
is
V 2Z
V 2Z
0
0
V 4Z
0
V 4Z
0
0
τ
2τ
3τ
t
0
τ
2τ
3τ
t
VL
iL
V 4
V 4Z
0
0
课程简介
τ
2τ
3τ
t
0
τ
2τ
3τ
课程简介
01-18
信号传输过程
当驱动器加信号到传输线上，信号的幅度依赖于电压、缓冲 器的源电阻和传输线的阻抗。驱动器上的初始电压通过源电 阻和线阻抗的分压来控制。初始的电压Vi传送到传输线上直到 到达末端。Vi的幅度通过源和线阻抗的分压来决定：
Z0 Vi = Vs Z0 + Zs
课程简介
01-19
中国电子学会
高速电路信号完整性 分析与设计--传输线理论
2008-08-08
传输线模型
Reality Model
Driver (Source) Trace Model Receiver (T-Line) (Load)
(V ) = [Z ]⋅ (I )
课程简介
01-2
传输线模型
当信号的边沿很陡的时候，信号本身所包含的有效频率远远高 出信号工作频率，对于1ns的上升信号沿，所包含的有效频率 带宽达到400M左右，而这样的信号在PCB走线传输时，信号 的传播类似于场的形式传播，而不是电压与电流!
第二章 传输线理论
二、特性阻抗
无耗传输线
R0 0, G0 0
L0 Z0 C0
微波传输线
R0 L0 , G0 C0
L0 Z0 C0
在无耗或低耗情况下，传输线的特性阻抗为一实 数，它仅决定于分布参数L0和C0，与频率无关。
z
式中
R0 j L0 Z0 G0 jC0
R0 j L0 G0 jC0 j
二、传输线方程的解
1.已知传输线终端电压U2和电流I2，沿线电压电流表达式
U z A1e z A2e z 1 I z A1e输线种类
TEM波传输线
TE波和TM波传输线
表面波传输线
一、传输线种类
传输线的基本要求： 能量损耗小 传输效率高 功率容量大 工作频带宽 尺寸小且均匀 常用的微波传输线： 平行双线、波导、同轴线、带状线、微带线
1长线
定义：传输线的几何尺度与线上传输电磁 波波长比值大于或接近于1。
2-2 传输线方程及其解
一、传输线方程
传输线方程是研究传输线上电压、电流变化 规律及其相互关系的方程。
dz 段传输线的等效电路
一、传输线方程
u u t , z i i t , z
u z , t dz du z, t z 微分角度 di z , t i z , t dz z
分布电感效应： 高频电流会在导体周围产生高频磁场，磁 场也是沿线分布的，这就是分布电感效应
2015创新设计-网络技术(第2章)
14第二章 数据通信基础【高考考纲】第一节 数据通信的基本概念考点一：信息和数据【知识梳理】1.信息①信息是对客观事物的反映，可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物质与外部的联系。
②信息有各种存在形式，例如数字、文字、声音、图形和图像等。
2.数据①信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。
②数据是信息的载体，信息则是数据的内在含义或解释。
③数据可以分成两类：模拟数据和数字数据。
计算机中的信息都是用数字形式来表示的。
助记图：【典例精讲】例1.计算机中存储的是（）数据A ．数字 B.模拟 C.数字或模拟 D.以上都不对【解析】数据可以分成两类：模拟数据和数字数据。
计算机中的信息都是用数字形式来表示的。
【答案】A【跟踪练习】1.下列关于信息和数据的说法不正确的是（）A.信息是对客观事物的反映B.数据是信息的载体C.数据是信息的一种存在形式D.信息是数字的内在含义答案：C考点二：信道和信道容量【知识梳理】1.信道①信道是传送信号的一条通道，可以分为物理信道和逻辑信道。
②物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，由传输介质及其附属设备组成。
③逻辑信道也是指传输信息的一条通路，但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质，而是在物理信道基础上，由节点设备内部的连接来实现。
2.信道的分类①信道按使用权限可分为专业信道和共用信道。
②信道按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道。
③信道按传输信号的种类可分为模拟信道和数字信道。
3.信道容量①概念：信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示。
②信道容量大，单位时间内传送的比特数越大，则信息的传输能力也就越大，表示。
③信道容量由信道的频带（带宽）、可使用的时间及能通过的信号功率和噪声功率决定。
④信道容量的表达式：C =Blog（1+S/N）C：信道容量 B：信道带宽S：接收端信号的平均功率 N：信道内噪声平均功率【典例精讲】例2.关于信道下列说法不正确的是（）A.信道是传送信号的一条通道15B. 信道按传输介质可分为模拟信道和数字信道C. 信道容量是指信道传输信息的最大能力D. 信道容量越大，单位时间内传送的比特数越多【解析】模拟信道和数字信道是按信道传输信号的种类进行分类的。