第7章 远动信息传输与通信设备

近距（几米到几百米）：经接口电路（ RS-232、 RS-485）直接 在线路上传输。 较近：采用基带数传机（也称基带MODEM）传输。
基带与频带传输的概念
原始的数据信号不仅包含直流分量在内的低频分量，而且还含 有许多其他频率成分的谐波分量，将其称为基带信号; 原始数字信 号称为数字基带信号。把直接利用基带信号通过传输信道进行传输 的方式称为基带传输。 利用载波对基带信号进行调制，使信号频谱搬移到载波频率附 近的一个频带内，我们把这种调制后的信号称为频带信号。把用频 带信号进行数据传输的方式称为频带传输。
0 u (t ) U cos t m
键控调频
U cos 2f t u (t ) U m cos 2f1 t 2 m
绝对调相
U cos(t 0) u (t ) U m cos(t ) m
相对调相
用前后相邻两个波形的 相位变化值△ф代表
2．调相信号的解调 （1）提载
起始位: 无数据发送时，一直保持传号信号即“1”电 平，起始位的电平从“1” 变到“0”并保持一个码元的时 间。 数据位: 在起始位后表示要传输的内容,以位为单位。 奇偶位: 一位，用以提高数据位的抗干扰性能。 停止位: 一位或二位，表示字符结束。
三、同步通信
3. 异步通信的发送和接收
对于发送端: 无信息时，约定送出一连串“1”，称空闲 位。一旦有信息发送，先发一个“0”，称起始位，然后发送数 据位和奇偶位，最后发停止位表示一帧的结束。 对于接收端: 把接收到第一个“0”当作一帧的开始（即同 步信号）。接收到由“1”变“0”的下降沿后，按约定的时钟频率 一位、一位地从低向高位接收数据。 此时，收、发双方必须保持严格的码元同步，以双方规 定的同步字符作为一帧（数据块）的开始和结束。
三、键控调幅--幅移键控 （ASK）
u( t ) U m cos(t )
用数字基带信号分别控制幅值，角频率和相位等参数 键控调幅 ASK：幅度随信号变化。 键控调频 FSK：频率随信号变化。 键控调相 PSK：相位随信号变化。
幅移键控（ ASK ，也称为通断键控）是一种 最简单的线性调制。所谓线性调制，是指调制信 号在调制解调过程中只进行某种线性变换而不经 过非线性处理，在传输过程中一直保持着调制信 号相对应的频谱结构。 ASK调制是利用负载信息的数字信号键控一 个连续的载波，使载波时断时续，有载波振荡时 表示发送“1”的信息，无载波振荡时表示发送“0” 的信息。
单工通信：只能在一个方向传送信息，不能反方向传送。 半双工通信：可以双向传输，但不能同时双向传输，在某一 通信时刻，只能向一个方向传输。 全双工通信：双方可同时进行双向传输，两个方向独立。
根据收发两端实现码元同步的方式，可以将串行通信 分为两大类： 异步通信（ASYNC） 同步通信（SYNC）
3.频带调制和数字基带调制
连续波调制如FSK等，都是将信号的频谱搬移到载波频率附近 的一个频带上，因此称为：频带调制; 脉冲调制如PCM等，调制后的信号仍是数字基带信号，因此称 为：数字基带调制，简称基带调制.
4
二、数字调制方式
数字调制是利用数字信号去控制一定形式的载波而实 现调制的一种方法。 选用正(余)弦波为载波信号
5
数字调频信号的解调
常用调频信号的解调方法是鉴频法和零交点法。
五、键控调相--相移键控（PSK）
数字信号 键控调幅
（1）鉴频法 鉴频法的实质就是将调频信号的频率变化 （载有信息）转变为幅度变化，然后像调幅信 号一样通过幅度检波而得到基带信号。 （2）零交点法 是指用单位时间内信号经过零点的次数来 衡量频率的高低。所谓零交点法就是计算交变 信号在经过零点的次数来解调数字调频信号的 一种方法，故又称为零交叉计数法。
1
二、异步通信(3)
1.定义
是指收发两端不存在严格一致的码元定时脉冲。它是 面向字符传输的，即传输的每一组数据都必须构成一个字 符。
若采用奇偶校验位组帧, 进行异步传送(如图所示):
2.组成
由起始位，数据位，校验位，停止位组成。 异步通信是将每一字符看作一个独立的信息，为了区 分字符边界，加上起始位和停止位，构成一个帧, 各个字 符串行地依次序传送。 传送一个八位数据时，最少要十位数据的长度。
第三节 调制与解调器
原理: 由计算机产生的数字信号，经调制器调制成音频信号，送给 无线电发射机(无线电台)调制，再经发射天线传送出去。无线电 接收机(电台)将天线接收到的信号解调成音频信号，再送给解调器 解调以还原成数字信号。
优点：适宜于短距离、直接传输.
第三节
调制与解调器
基带传输? 频带传输? 到底采用哪种传输方式? -------根据通信的距离 通信的距离确定:
2
2、按传输信号的类型分:
模拟信道：指直接用于传输连续的模拟信号的信道。 数字信道：指传输离散数字信号的信道,常采用时分复用
常用的通信信道介质形式(4) 一、音频线路 由音频线路构成的数据传输系统
3、按传输媒质不同分:
有线信道：以有形线路为传输媒质。如对称电缆、同轴电 缆、架空线、光纤。 无线信道：以自由空间为传输媒质。微波、卫星通信等。
s(t)cosω0t 解调器 解调滤波器 e’(t) s(t)
fc=f0 cosω0t
经过解调后所得到的信号：
四、键控调频--频移键控 （FSK）
e' (t ) [ s (t ) cos 0t ] cos 0t

数字调频系统是利用载波的振荡引起频率变化来传 递数字信息的， 如右图中频率f2送“0”信号，频率f1送“1”信号。
二
数据通信方式
我们把CPU与外部的信息交换统称为通信, 分为: 1) 并行通信：各位数据同时传送。如CPU与IO口间的 数据交换是八位一起传送的。 特点：传输线多、距离短、速度快。 2) 串行通信：数据是一位、一位顺序传送的方式。如远 动装置发送、接收两端的距离很长，且只采用一条通道传 送信息，需要各位信息逐位按次序传送。 特点：线少、距离长、速度较慢。 按信息传输方向和时间 信息传输方向和时间可分为单工、半双工方 式可以看作是调制 信号s（t）键控信 号，已调信号为矩 形脉冲与载波 Acosω0t的相乘。 因此，可以用一 个乘法器来表示这 种调制过程
e(t ) s (t ) cos 0 t
s e (t ) (t ) A cos( 0 t )
如果这个信号经过理想传输系统到达接收 端，则加到解调器输入端的也就是这个信号。接 收端的相干解调系统如图所示。
一 远动信息的传递过程
第七章 远动信息的传输与通信设备
第一节 远动信息的传递与数据通信方式 第二节 通信信道 第三节 调制与解调器
通信规约: 发送
通信规约:接收, 检错处理等
现场运行设备
通信规约:接收, 检错处理等
通信规约: 发送
先介绍4个信息传输的基本概念:
通信设备：一般包括信道、调制器 / 解调器 、 光纤通信 中的光端机等。 调制：把信息加到载波上，变成已调信号的过程。 解调：把信息从已调信号中恢复出来的过程。 信道：是指含有各种干扰的通信线路。
远动监控系统的信息，是靠数字通信设备来实现信息 传输的。 数字通信设备是远动通信系统最为重要的组成部分之 一。远动系统动作的精确度和可靠度，在很大程度上取决 于信道质量的好坏。 这里介绍三种典型的信道分类法:
1、按信道的复用方式分:
频分信道（ FDM ）：指利用频率变换或调制的方法，将若干路 远动信号搬移到信道所占据频谱的不同位置，在同一信道上同时发 送。传输到接收端以后，再利用接收滤波器把各路信号区别开来。 我们将这种按频带划分信道构成多路复用的方法称为频分信道。 时分信道（ TDM ）：指将信号的时区划分为若干份时隙，按照 不同的时隙轮流传输不同的信号，这就形成了时分多路服用通信， 相应的信道称为时分信道。
第二节 通信信道(4种)
异步通信中，每一个字符用起始位和停止位作为开始和 结束的标志。当一个字符为8位数据，起始位和终止位至少各 占1位，实际传送信息的效率最多80％。 而在传送大量数据时，为提高传送效率，采用一个数据 块共用同步字作为起始位的格式，叫同步通信方式。如图示:
第二节 通信信道
一、 信道的分类(3)
较远：采用频带传输，即加调制解调器。----远动系统适合采用
一、调制与解调
1.定义
调制：将待传输的信号的频谱搬移到我们所希望的频 率位置上，以便适合在信道中传输的过程。 载波：被调制的正弦波信号; 已调信号：调制后得到的信号; 解调：从已调信号中将原信号复原的过程。
2.调制的目的
将信号的频谱搬移到所希望的频带上，以便于适合在 信道上传输。 实现信道的复用（频分多路或时分多路）。
专用音频线路
租用线或交换网话路
音频线路：还可采用架空明线、电缆、音频话路通道。 缺点: 一般仅用于中、低速的模拟通道。
二、载波信道
主要有载波电缆和电力线载波 两种 ——均属频分复用的模拟信道。
由电力线载波构成 LC谐振电路，用于阻断 高频信号的通路 的数据传输系统
电力载波机,用于对 音频信号进行调制
构成高频信号的通路，将其送到电力线上。并 隔离高电压、大电流，保护人身、设备的安全
与载波电缆构成的数据传输系统类似，载波机替换成电力载波机， 载波电缆换成电力线。 为了在电力线上传送信号，电力线载波通信还需要一些附加设备。
三、光纤信道
数字光端机设备
由光纤信道构成的数据传输系统
光端机：将电信号转换成光信号的变换装置。 光中继装置：为实现远距离传输，将因传输而使强度减弱的 光，先转换成电信号，放大后再转换成光信号，以便长距离传输。 光纤(缆)：是一种透明度极高的纤维材料，作为通信媒介来说, 可将光传输到远方。 光的调制方式根据数字信号进行，多采用PCM脉冲编码调制。 双、单极性转换处理模块：目的是将便于电信号处理的双极性脉 冲变为便于光纤传输的单极性脉冲。 码制变换模块：适于电信号传输的码型转换为适于光信号传输的 码型; 光电转换元件模块：发光 元件为激光二 极管 LD 和发光二极管 LED。