光电传输原理.doc

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1、第一章绪论1.电力电缆―提供电能电压等级（耐电强度）载流量（耐温等级）2.通信电缆―传输信息通信距离（低频衰减/损耗）、信息容量、信息质量电线=导体+绝缘电缆=导体+绝缘+护层§1―1现代电气通信及其对通信电缆的要求1.通信：人与人，人与机器之间传递信息的过程。人最基本的通信方式是语言（声波），形体语言（光波），自然界中还有其他通信方式，如：蚂蚁用触角传递信息，其他生物通过气味传递信息等。2.电气通信：借助于电的设施来传递信息的过程。即使是光通信也离不开电的设施。3.光通信的主要步骤：声音（图像）→

2、电信号→光信号→中继（放大）→光信号→电信号→声音机/电电/光传输光/电-电/光光/电一、电气通信的形式1.语言通信：如：电话、广播（声音-电信号-声音）2.文字通信：如：电报3.图形象通信：如：传真和电视二、传输信息的形式电气通信的传输形式主要有两类1.无线传输：电磁波在大气中的传播。（如：无线广播、电视、卫星通信、移动通信等）优点：不用架设线路，机动灵活经济缺点：易受干扰和大气影响，保密性差2.有限传输：电磁波靠着通信线路进行传播优点：传输性能稳定，通信距离长，容量大，保密性好缺点：建设周期长，

3、通信费用高一、有限通信的线路种类1.架空明线：以气体作为导体的绝缘。远距离用3mm左右铜线，近距离用铝线。2.对称电缆：双线回路。对称：一个回路的两个导体对地位差相同。对称电缆分为：对角线组，如星绞线组。3.同轴电缆：双线回路同轴：内外导体同心，但在电气上不对称。4.金属波导：单线回路，分为圆形、矩形、椭圆形工作原理：电磁波在管壁上反射而向前传输。优点：容量大，距离长，不受电磁干扰缺点：光的发射接收装置昂贵，中继复杂，分路接续困难§1―2有线通信线路的发展过程主要过程：架空明线―对称电缆―增音机―载

4、波通信―同轴电缆―波导―超导电缆―光缆一、架空明线最初最简单的有线通信形式1.单线：以大地为回路，只能单向发送，不能对话适用于野外作业，农村广播。2.双线：由于采用气体绝缘，同一线柱上不能设置太多的对数，为了防止干扰同一回路上，传输容量是有限的，且间隔一定距离，要进行交叉。二、对称电缆优点：与架空线相比，传输容量大，性能稳定，不易受干扰，保密性好，可埋地敷设。缺点：采用实心绝缘时衰减大，通信距离短。衰减常数在高频时的表达式：а=+，令x=α=x+R―金属电阻C―电缆电容L―内外电感G―绝缘电导令，即

5、→x=φ，即RC=LG时а最小。但线路一般都是RC＞LG，所以为了减少线路衰减通常采用方法是：1.减小电阻R：R=R0+R，式中：直流电阻R0=ρ①加大导体直径，但是浪费材料增加成本，而且超过一定值（1.4mm）之后，交流电阻的增加会超过直流电阻的降低幅度；②选电阻率ρ小的材料。所以Cu（无氧铜）是通信电缆的首选；③采用适当退火技术，使导体电导率（电阻率）恢复到接近原来的数值。2.减小电容C：圆柱型电容器的计算公式为：C=2πε0εD/ln①选用ε小的材料（非极性），ε非≤2.5，ε空=1，ε极＞2

6、.5；②采用组合绝缘，因为ε空气＜εD＜ε介质，如泡沫绝缘、皱纸袋绕包、绳管绝缘等；③改变电缆结构。有对绞变为星绞，电极间距变大，相应的εD减小。3.提高电感L：方法有均匀加感和集中加感两种①均匀加感：即在导电线芯上包一层磁性材料，但工艺复杂；②集中加感：即在线路上间隔一段距离加一个电感线圈，但是电感线圈相当于一个低通滤波器，使传输频率受限制。4.提高绝缘电导G：这样不仅是绝缘电阻下降，而且介质的交流电导G=ωCtanδ，因此G的升高也意味着电容C的升高，介质损耗tanδ的升高。（不可行）综上：在较

7、小线路衰减，易用的方法是1，2，4不可行，3免强可以要适时而定。因此，减小衰减最适当的方法是选ρ小的导体材料，选介电常数小的绝缘材料和采用适当的复合绝缘结构或适当改变电缆结构。增音机的发明信号沿着电缆线路传输时要有衰减，衰减使通信距离受限制。一个导体直径为0.6mm的市话电缆，在800Hz传输时最大通信距离为28.7Km。同轴电缆在传输频率为1.3MHz时最大距离为8.1Km，因此要进行长途通信就要借助增音机，即信号放大器。一、多路载波通信：在同一回路上传输多个话路的通信方式。二、同轴电缆：多路载波

8、使传输容量提高，但传输频率也相应提高。因此不仅衰减增大，而且对称电缆回路间的干扰随之增加，同轴电缆的出现，使这个问题得到了解决。三、金属波导：一般电缆的衰减随频率的升高而增大，当f达到一定范围时，电磁波将不再向前传输，因此，传输容量受限，但金属波导的衰减特性刚好相反，它在低频是衰减大，高频时衰减小。四、低温超导超导电缆：低衰减高屏蔽及大功率。五、光纤光缆：传输容量大，无电磁干扰损耗低、重量轻、材料丰富。§1―3音频通信与载波通信一、音频通信―音频电话1.声音的频率范围