12 信息传输介质幻灯片.ppt

* 计算机测控系统 李江全 石河子大学机电学院电气工程系 2009年11月 —— 信息传输介质 有线传输介质 1．双绞线电缆 双绞线电缆（简称双绞线）是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质。 导线一般是铜质的，也有用铜包着钢的，这样可使导线具有一定强度。双绞线以其价格低廉而广泛地应用于计算机控制的底层现场连线，同时，也是目前局域网中最常用到的一种布线材料。为了降低信号的受干扰程度（使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小），电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互缠绕而成，每根导线加绝缘层并用色标来标记，双绞线也因此而得名。双绞线按其电气特性而进行分级或分类，一般分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类 1）非屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线由多对双绞线与一个塑料外套构成，如图所示。美国电子工业协会（EIA）把双绞线定义为五种不同的质量等级。一般的计算机网络常采用第3类双绞线。由于第5类双绞线利用增加缠绕密度，使用高质量绝缘材料等手段，极大地改善了传输品质，一般用于速度较高的网络。 2）屏蔽双绞线 在非屏蔽双绞线的导线与外塑料套管之间增加一层铝箔，就构成屏蔽双绞线，如图4-18所示。因此，屏蔽双绞线的价格比非屏蔽双绞线贵，介于同轴粗缆与光缆之间。它的安装也比非屏蔽双绞线难些，必须配有支持屏蔽功能的连接器和相应的安装技术。屏蔽双绞线的传输率在l00m内可达500Mbit/s，但使用的传输率普遍是16Mbit/s，通常不超过155Mbit/s，其最大使用距离被限制在几百米内。 2．同轴电缆 同轴电缆是计算机控制系统主干传输线路或局域网中使用得非常广泛的一种传输介质。其最里层（中心）是一根单芯铜导线或一股铜导线；第二层是泡沫塑料，起绝缘作用；第三层是网状的导体或导电铝箔，用以屏蔽电磁干扰和辐射，最外层是绝缘塑料套，如图4-19所示。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。 根据传输频带的不同，同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型。按直径的不同，同轴电缆可分为粗缆和细缆两种。 粗缆适用于比较大的局域网的布线，它的布线距离较长，可靠性较好，安装时采用特殊的装置，不需切断电缆，两端头装有终端器。 用粗缆组建局域网虽然各项性能较高，具有较大的传输距离，但是网络安装、维护等方面比较困难，而且造价太高，同时细缆近年来的发展较快，所以计算机局域网中一般如无特殊要求都使用细缆组网。细缆一般以总线型结构在网络中出现。 细缆安装较容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制，其日常维护不甚方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。 3．扁平电缆 扁平电缆由嵌入扁平绝缘层中的多根导线构成。如图所示。扁平电缆比多股双绞线更便宜，更灵活。专用D-系列和Centronics接插件均使用扁平电缆，它可以减少其他电缆所需要的焊接和卷曲。扁平电缆最适合用在需要一个单一连接器类型的直接连接中。在许多设备必须连到一条单一电缆上时，接插件使这条电缆很容易地变为一条总线使用。 因为通常扁平电缆比多股导线电缆柔软，所以扁平电缆可放在地下并且穿过其他压缩的空间。在个人计算机内部，扁平电缆用于连接盘驱动器和它们的控制器。通常扁平电缆不屏蔽，但也有屏蔽类型电缆。包在塑料层内的屏蔽类型扁平电缆，它看上去与多股导线电缆相同。 5．光导纤维 光缆是由一组光纤组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。光纤与电导体构成的传输媒体最基本的差别是，它的传输信息是光束，而非电气信号。因此，光纤传输的信号不受电磁的干扰。 光纤由单根玻璃光纤、紧靠纤芯的包层以及塑料保护涂层组成，如图所示。 为使用光纤传输信号，光纤两端必须配有光发射机和接收机。光发射机执行从光信号到电信号的转换，实现电光转换的通常是发光二极管（LED）或注入式激光二极管（ILD）；实现光电转换的是光电二极管或光电三极管。 光纤具有单向传输性，因此要实现双向通信，光纤必须是成对地使用，一根用于输出，另一根用于输入。 光纤具有抗干扰性好、必威体育官网网址性强、使用安全等特点。它是非金属介质材料，具有很强的抗电磁干扰能力，这是传统的电通信所无法比拟的。光纤具有抗高温和耐腐蚀的性能，可以抵御恶劣的工作环境。 与传统电缆相比，光纤具有体积小、重量轻、损耗小、便于铺设，传输距离长的优点。由于光纤传输损耗低，所以其中继距离达到几十公里至上百公里，而传统的电传输线中继距离仅为几公里。 光纤与双绞线和同轴电缆相比，其优点有：频带宽、速度高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低。因此，对于高