本書根據(jù)通信工程本科專業(yè)的發(fā)展方向和教學(xué)需要，結(jié)合電信傳輸技術(shù)的*發(fā)展原理及其現(xiàn)狀編寫而成，主要介紹了電信傳輸概述、金屬傳輸線理論、波導(dǎo)傳輸線理論、光纖傳輸原理、無線傳輸原理、微波與衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)、移動通信無線傳輸?shù)确矫娴膬?nèi)容，每章都配有思考與練習(xí)題。本書可作為普通高等院校通信工程專業(yè)本科生教材，以及碩士生、博士生學(xué)習(xí)電信傳輸?shù)娜腴T輔導(dǎo)書，也可供工程技術(shù)人員參考。
人類社會的發(fā)展與信息技術(shù)的關(guān)系越來越密切，主要表現(xiàn)為手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電視等平臺的發(fā)展在為人們提供便利的同時，也給人們的生活和工作方式帶來了翻天覆地的變化，大量的信息充斥著我們的生活，影響著我們的思想和行為。作為社會的最小組成單元，每個人每時每刻都離不開電子信息的獲取、傳輸、處理和應(yīng)用，每個人都被網(wǎng)在了通信網(wǎng)中。傳輸技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定了整個通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平，可以說傳輸技術(shù)是通信發(fā)展的基石。電信傳輸原理是傳輸技術(shù)的理論基礎(chǔ)，電信傳輸原理課程是通信工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是電子信息工程、廣播電視工程專業(yè)的重要支撐課程。本書主要討論有線傳輸技術(shù)和無線傳輸技術(shù)，研究不同通信媒質(zhì)的傳輸技術(shù)原理、傳輸信道以及傳輸系統(tǒng)的組成和應(yīng)用等，力求給讀者一個比較全面的、系統(tǒng)的、從理論到實際的有關(guān)信息傳輸?shù)耐暾蚣�。編寫本書的指�?dǎo)思想是使應(yīng)用型本科通信與電子信息類專業(yè)的學(xué)生從系統(tǒng)和實用的角度熟悉電信傳輸技術(shù)的基本知識，拋棄煩瑣的理論公式推導(dǎo)，讓學(xué)生建立整個電信傳輸系統(tǒng)的概念，拓寬視野，了解傳輸技術(shù)發(fā)展的新動向，以適應(yīng)迅速發(fā)展的電子信息技術(shù)革命。本書在敘述上力求概念清楚、重點突出、深入淺出、通俗易懂；在內(nèi)容上力求突出科學(xué)性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性與實用性；在體系結(jié)構(gòu)上強(qiáng)調(diào)知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性，強(qiáng)調(diào)課程間的有機(jī)結(jié)合，注重學(xué)生知識運(yùn)用能力的培養(yǎng)。本書參考學(xué)時為32~56學(xué)時。全書共分7章，包括電信傳輸概述、金屬傳輸線理論、波導(dǎo)傳輸線理論、光纖傳輸原理、無線傳輸原理、微波與衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)、移動通信無線傳輸。本書由孫霞、劉金亭、鮮娟、劉文晶、龔雪嬌共同編寫。其中，第1章由孫霞編寫；第2 章、第3 章由劉金亭編寫；第4章由劉文晶編寫；第5章由龔雪嬌編寫；第6章、第7章由孫霞、鮮娟編寫。全書由孫霞統(tǒng)編定稿。鮮繼清教授對本書進(jìn)行主審并提出了寶貴的修改意見，在此表示誠摯的謝意。在本書的編寫過程中，得到了胡繼志老師、易紅薇老師的鼎力相助，還得到了西安電子科技大學(xué)出版社的大力支持，在此表示衷心的感謝。由于時間倉促，加之作者水平有限，書中難免存在一些不足之處，敬請各位讀者批評指正。
編 者 2016年10月
第1章 電信傳輸概述 1
1.1
通信基本概念及系統(tǒng)模型
1
1.1.1 通信的基本概念 1
1.1.2 模擬信號和數(shù)字信號 2
1.1.3 電信傳輸系統(tǒng)模型 3
1.2
電磁波及其波段劃分
5
1.2.1 電磁波波段劃分 5
1.2.2 各波段的特點及應(yīng)用 7
1.3
微波和光波 9
1.3.1 微波及其特點 9
1.3.2 光波 11
1.4
電信傳輸信道 11
1.4.1 信息傳輸 11
1.4.2 信道概念及分類 11
1.4.3 有線傳輸信道 12
1.4.4 無線傳輸信道 16
1.5
信道的傳輸特性
20
1.5.1 幅頻與相頻傳輸特性 20
1.5.2 信道的衰減
21
1.5.3 信道中的噪聲與干擾 21
1.5.4 電信傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo) 23
1.5.5 信道容量 25
1.6
電信傳輸技術(shù)發(fā)展歷程簡述
26
1.6.1 傳輸線的發(fā)展 26
1.6.2 電信傳輸技術(shù)的發(fā)展
27
思考與練習(xí)題 29
第2章 金屬傳輸線理論 30
2.1
通信傳輸電纜的分類及特點
30
2.1.1 通信傳輸電纜的分類 30
2.1.2 全色譜全塑電纜的型號及規(guī)格 30
2.1.3 雙屏蔽數(shù)字同軸電纜 33
2.1.4 五類雙絞電纜的分類與特點 34
2.2
同軸電纜的技術(shù)特性及應(yīng)用
36
2.2.1 同軸電纜的結(jié)構(gòu) 36
2.2.2 同軸電纜的技術(shù)特性 37
2.2.3 同軸電纜的應(yīng)用 39
2.3
傳輸線常用分析方法及電參數(shù)
40
2.3.1 傳輸線常用分析方法 40
2.3.2 長線的分布參數(shù)和等效電路 41
2.4
傳輸線的基本特性參數(shù)
42
2.4.1 特性阻抗 42
2.4.2 傳輸常數(shù) 44
2.4.3 反射系數(shù)與駐波比 46
2.5
均勻無損傳輸線的工作狀態(tài)
46
2.5.1 均勻無損傳輸線 47
2.5.2 均勻無損傳輸線的工作狀態(tài) 48
2.6
其他常用傳輸線及應(yīng)用
50
2.6.1 微帶線 50
2.6.2 帶狀線 51
思考與練習(xí)題 51
第3章 波導(dǎo)傳輸線理論 53
3.1
波導(dǎo)傳輸線及應(yīng)用
53
3.1.1 波導(dǎo)傳輸線 53
3.1.2 圓波導(dǎo)定向耦合器在高功率微波測量中的應(yīng)用 54
3.1.3 波導(dǎo)在微波天饋線系統(tǒng)中的應(yīng)用 55
3.1.4 波導(dǎo)濾波器的應(yīng)用 56
3.1.5 常用波導(dǎo)的電參數(shù) 59
3.2
波導(dǎo)傳輸線的常用分析方法及一般特性
60
3.2.1 波導(dǎo)傳輸線的常用分析方法 60
3.2.2 波導(dǎo)中電磁波的一般傳輸特性 64
3.3
矩形波導(dǎo)傳輸線及其傳輸特性
65
3.3.1 矩形波導(dǎo)中TM、TE波的場方程 66
3.3.2 矩形波導(dǎo)中電磁波的傳輸特性 68
3.4
圓波導(dǎo)及其傳輸特性
72
3.4.1 圓波導(dǎo)中TM、TE波的方程 73
3.4.2 圓波導(dǎo)中電磁波的傳輸特性 76
思考與練習(xí)題 76
第4章 光纖傳輸原理 78
4.1
光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成
78
4.1.1 光纖通信系統(tǒng)模型
78
4.1.2 光纖導(dǎo)光原理 80
4.1.3 光纖傳輸特性 85
4.1.4 常用光纖光纜類型 90
4.2
光纖接入網(wǎng) 96
4.2.1 光纖接入網(wǎng)的概念 96
4.2.2 光纖接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 97
4.2.3 光纖接入網(wǎng)的應(yīng)用類型 98
4.2.4 光纖接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 100
4.2.5 無源光網(wǎng)絡(luò) 102
4.3
光纖以太網(wǎng) 106
4.3.1 以太網(wǎng)的概念及分類 106
4.3.2 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組成 109
4.3.3 LAN接入組網(wǎng)案例分析 111
4.4
基于SDH的光傳輸網(wǎng)
113
4.4.1 SDH的基本概念 114
4.4.2 SDH的速率與幀結(jié)構(gòu) 114
4.4.3 SDH的基本網(wǎng)絡(luò)單元 116
4.5
基于DWDM的光傳輸網(wǎng)
118
4.5.1 波分復(fù)用原理 118
4.5.2 DWDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 119
4.5.3 DWDM技術(shù)選型 120
4.5.4 DWDM關(guān)鍵技術(shù) 123
4.6
未來光傳送網(wǎng)
124
4.6.1 智能光傳送網(wǎng) 124
4.6.2 傳送網(wǎng)的發(fā)展方向 126
思考與練習(xí)題 128
第5章 無線傳輸原理 129
5.1
無線電波傳輸理論
129
5.1.1 電磁波常見傳播模式 129
5.1.2 電磁波傳播特性 130
5.2
無線傳播損耗
131
5.2.1 自由空間傳播損耗 132
5.2.2 自然現(xiàn)象引起的損耗 133
5.2.3 多徑傳播引起的損耗 134
5.3
無線傳輸中的噪聲與干擾
135
5.3.1 噪聲干擾的分類 136
5.3.2 噪聲干擾的原因 136
5.4
無線傳輸?shù)亩嘀贩绞? 137
5.4.1 頻分多址 (FDMA)方式 137
5.4.2 時分多址 (TDMA)方式 138
5.4.3 碼分多址 (CDMA)方式 138
5.4.4 空分多址（SDMA）方式 139
5.4.5 正交頻分多址（OFDMA）方式 139
思考與練習(xí)題 140
第6章 微波與衛(wèi)星傳輸系統(tǒng) 141
6.1
微波與衛(wèi)星通信概述
141
6.2
微波通信系統(tǒng)
142
6.2.1 微波通信的概念及特點 142
6.2.2 微波通信系統(tǒng)的組成 143
6.2.3 微波中繼傳輸線路 144
6.2.4 微波通信的頻率配置 145
6.2.5 微波天饋線系統(tǒng) 146
6.3
微波傳播 150
6.3.1 地面對微波傳播的影響 150
6.3.2 對流層對微波傳播的影響 154
6.4
微波傳輸線路噪聲
159
6.5
微波傳輸線路參數(shù)計算
160
6.6
微波通信線路設(shè)計
162
6.7
衛(wèi)星通信的概念及特點
163
6.8
衛(wèi)星通信系統(tǒng)
164
6.8.1 通信衛(wèi)星 164
6.8.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 167
6.8.3 衛(wèi)星通信傳輸線路 167
6.8.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作過程 168
6.8.5 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頻段分配 169
6.8.6 衛(wèi)星通信天饋線系統(tǒng) 171
6.8.7 觀察參量 172
6.9
衛(wèi)星通信傳輸線路特性
174
6.9.1 自然現(xiàn)象對衛(wèi)星通信線路的影響 174
6.9.2 衛(wèi)星通信線路的噪聲和干擾 176
6.10 衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用 182
6.10.1 衛(wèi)星電視廣播 182
6.10.2 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng) 183
6.10.3 海事衛(wèi)星通信系統(tǒng) 186
6.10.4 IDR衛(wèi)星通信系統(tǒng) 187
6.10.5 GPS定位及差分原理 187
6.10.6 量子通信 191
思考與練習(xí)題 195
第7章 移動通信無線傳輸 197
7.1
移動通信概述
197
7.1.1 移動通信的發(fā)展 197
7.1.2 移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 199
7.1.3 移動通信的特點 200
7.2
移動通信的信道特征
201
7.2.1 表征衰落特性的常用數(shù)字特征 201
7.2.2 移動通信中無線電波的傳播特性 202
7.2.3 移動信號傳播的四種效應(yīng) 203
7.2.4 移動信號傳播的三類衰落損耗 205
7.2.5 移動信道參數(shù) 206
7.3
移動信道的噪聲與干擾
207
7.3.1 移動信道的噪聲 208
7.3.2 移動信道的干擾 209
7.4
移動信道的傳播模型
212
7.4.1 室外傳播模型 213
7.4.2 室內(nèi)無線傳播模型
215
7.5
蜂窩組網(wǎng)技術(shù)
216
7.5.1 移動通信網(wǎng)的體制 216
7.5.2 移動通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式 217
7.5.3 移動通信系統(tǒng)的容量 220
思考與練習(xí)題 221
參考文獻(xiàn) 222
第1章 電信傳輸概述 1
1.1
通信基本概念及系統(tǒng)模型 1
1.1.1 通信的基本概念 1
1.1.2 模擬信號和數(shù)字信號 2
1.1.3 電信傳輸系統(tǒng)模型 3
1.2
電磁波及其波段劃分 5
1.2.1 電磁波波段劃分 5
1.2.2 各波段的特點及應(yīng)用 7
1.3
微波和光波 9
1.3.1 微波及其特點 9
1.3.2 光波 11
1.4
電信傳輸信道 11
1.4.1 信息傳輸
11
1.4.2 信道概念及分類
11
1.4.3 有線傳輸信道
12
1.4.4 無線傳輸信道 16
1.5
信道的傳輸特性 20
1.5.1 幅頻與相頻傳輸特性
20
1.5.2 信道的衰減
21
1.5.3 信道中的噪聲與干擾
21
1.5.4 電信傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)
23
1.5.5 信道容量 25
1.6
電信傳輸技術(shù)發(fā)展歷程簡述 26
1.6.1 傳輸線的發(fā)展
26
1.6.2 電信傳輸技術(shù)的發(fā)展 27
思考與練習(xí)題
29
第2章
金屬傳輸線理論 30
2.1
通信傳輸電纜的分類及特點 30
2.1.1 通信傳輸電纜的分類
30
2.1.2 全色譜全塑電纜的型號及規(guī)格
30
2.1.3 雙屏蔽數(shù)字同軸電纜
33
2.1.4 五類雙絞電纜的分類與特點 34
2.2
同軸電纜的技術(shù)特性及應(yīng)用 36
2.2.1 同軸電纜的結(jié)構(gòu)
36
2.2.2 同軸電纜的技術(shù)特性
37
2.2.3 同軸電纜的應(yīng)用 39
2.3
傳輸線常用分析方法及電參數(shù) 40
2.3.1 傳輸線常用分析方法
40
2.3.2 長線的分布參數(shù)和等效電路 41
2.4
傳輸線的基本特性參數(shù) 42
2.4.1 特性阻抗
42
2.4.2 傳輸常數(shù)
44
2.4.3 反射系數(shù)與駐波比 46
2.5
均勻無損傳輸線的工作狀態(tài) 46
2.5.1 均勻無損傳輸線
47
2.5.2 均勻無損傳輸線的工作狀態(tài) 48
2.6
其他常用傳輸線及應(yīng)用 50
2.6.1 微帶線
50
2.6.2 帶狀線 51
思考與練習(xí)題
51
第3章
波導(dǎo)傳輸線理論 53
3.1
波導(dǎo)傳輸線及應(yīng)用 53
3.1.1 波導(dǎo)傳輸線
53
3.1.2 圓波導(dǎo)定向耦合器在高功率微波測量中的應(yīng)用
54
3.1.3 波導(dǎo)在微波天饋線系統(tǒng)中的應(yīng)用
55
3.1.4 波導(dǎo)濾波器的應(yīng)用
56
3.1.5 常用波導(dǎo)的電參數(shù) 59
3.2
波導(dǎo)傳輸線的常用分析方法及一般特性 60
3.2.1 波導(dǎo)傳輸線的常用分析方法
60
3.2.2 波導(dǎo)中電磁波的一般傳輸特性 64
3.3
矩形波導(dǎo)傳輸線及其傳輸特性 65
3.3.1 矩形波導(dǎo)中TM、TE波的場方程 66
3.3.2 矩形波導(dǎo)中電磁波的傳輸特性 68
3.4
圓波導(dǎo)及其傳輸特性 72
3.4.1 圓波導(dǎo)中TM、TE波的方程 73
3.4.2 圓波導(dǎo)中電磁波的傳輸特性 76
思考與練習(xí)題
76
第4章
光纖傳輸原理 78
4.1
光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成 78
4.1.1 光纖通信系統(tǒng)模型
78
4.1.2 光纖導(dǎo)光原理
80
4.1.3 光纖傳輸特性
85
4.1.4 常用光纖光纜類型 90
4.2
光纖接入網(wǎng) 96
4.2.1 光纖接入網(wǎng)的概念
96
4.2.2 光纖接入網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)
97
4.2.3 光纖接入網(wǎng)的應(yīng)用類型
98
4.2.4 光纖接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
100
4.2.5 無源光網(wǎng)絡(luò)
102
4.3
光纖以太網(wǎng) 106
4.3.1 以太網(wǎng)的概念及分類
106
4.3.2 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組成
109
4.3.3 LAN接入組網(wǎng)案例分析
111
4.4
基于SDH的光傳輸網(wǎng) 113
4.4.1 SDH的基本概念
114
4.4.2 SDH的速率與幀結(jié)構(gòu)
114
4.4.3 SDH的基本網(wǎng)絡(luò)單元
116
4.5
基于DWDM的光傳輸網(wǎng) 118
4.5.1 波分復(fù)用原理
118
4.5.2 DWDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
119
4.5.3 DWDM技術(shù)選型
120
4.5.4 DWDM關(guān)鍵技術(shù)
123
4.6
未來光傳送網(wǎng) 124
4.6.1 智能光傳送網(wǎng)
124
4.6.2 傳送網(wǎng)的發(fā)展方向
126
思考與練習(xí)題
128
第5章
無線傳輸原理 129
5.1
無線電波傳輸理論 129
5.1.1 電磁波常見傳播模式
129
5.1.2 電磁波傳播特性
130
5.2
無線傳播損耗 131
5.2.1 自由空間傳播損耗
132
5.2.2 自然現(xiàn)象引起的損耗
133
5.2.3 多徑傳播引起的損耗
134
5.3
無線傳輸中的噪聲與干擾 135
5.3.1 噪聲干擾的分類
136
5.3.2 噪聲干擾的原因
136
5.4
無線傳輸?shù)亩嘀贩绞?137
5.4.1 頻分多址 (FDMA)方式 137
5.4.2 時分多址 (TDMA)方式 138
5.4.3 碼分多址 (CDMA)方式 138
5.4.4 空分多址（SDMA）方式 139
5.4.5 正交頻分多址（OFDMA）方式 139
思考與練習(xí)題
140
第6章
微波與衛(wèi)星傳輸系統(tǒng) 141
6.1
微波與衛(wèi)星通信概述 141
6.2
微波通信系統(tǒng) 142
6.2.1 微波通信的概念及特點
142
6.2.2 微波通信系統(tǒng)的組成
143
6.2.3 微波中繼傳輸線路
144
6.2.4 微波通信的頻率配置
145
6.2.5 微波天饋線系統(tǒng)
146
6.3
微波傳播 150
6.3.1 地面對微波傳播的影響
150
6.3.2 對流層對微波傳播的影響
154
6.4
微波傳輸線路噪聲 159
6.5
微波傳輸線路參數(shù)計算 160
6.6
微波通信線路設(shè)計 162
6.7
衛(wèi)星通信的概念及特點 163
6.8
衛(wèi)星通信系統(tǒng) 164
6.8.1 通信衛(wèi)星
164
6.8.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成
167
6.8.3 衛(wèi)星通信傳輸線路
167
6.8.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作過程
168
6.8.5 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頻段分配
169
6.8.6 衛(wèi)星通信天饋線系統(tǒng)
171
6.8.7 觀察參量
172
6.9
衛(wèi)星通信傳輸線路特性 174
6.9.1 自然現(xiàn)象對衛(wèi)星通信線路的影響
174
6.9.2 衛(wèi)星通信線路的噪聲和干擾
176
6.10 衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用
182
6.10.1 衛(wèi)星電視廣播
182
6.10.2 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)
183
6.10.3 海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)
186
6.10.4 IDR衛(wèi)星通信系統(tǒng)
187
6.10.5 GPS定位及差分原理
187
6.10.6 量子通信
191
思考與練習(xí)題
195
第7章
移動通信無線傳輸 197
7.1
移動通信概述 197
7.1.1 移動通信的發(fā)展
197
7.1.2 移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
199
7.1.3 移動通信的特點
200
7.2
移動通信的信道特征 201
7.2.1 表征衰落特性的常用數(shù)字特征
201
7.2.2 移動通信中無線電波的傳播特性
202
7.2.3 移動信號傳播的四種效應(yīng)
203
7.2.4 移動信號傳播的三類衰落損耗
205
7.2.5 移動信道參數(shù)
206
7.3
移動信道的噪聲與干擾 207
7.3.1 移動信道的噪聲
208
7.3.2 移動信道的干擾
209
7.4
移動信道的傳播模型 212
7.4.1 室外傳播模型
213
7.4.2 室內(nèi)無線傳播模型
215
7.5
蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 216
7.5.1 移動通信網(wǎng)的體制
216
7.5.2 移動通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式
217
7.5.3 移動通信系統(tǒng)的容量
220
思考與練習(xí)題
221
參考文獻(xiàn) 222
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