6.2: Типи каналів зв'язку

Last updated
Save as PDF

Page ID: 33098

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Рівняння Максвелла регулюють поширення електромагнітних сигналів як в дротових, так і в бездротових каналах.

Електричні канали зв'язку - це або провідні, або бездротові канали. Канали Wireline фізично з'єднують передавач до приймача з «проводом», який може бути кручений парою, коаксіальним кабелем або оптичним волокном. Отже, провідні канали більш приватні і набагато менше схильні до перешкод. Прості канали провідної лінії підключають один передавач до одного приймача: точка-точка з'єднання, як і з телефоном. Прослуховування розмови вимагає, щоб провід був постуканий і напруга вимірюється. Деякі провідні канали працюють в режимах мовлення: один або кілька передавачів підключаються до декількох приймачів. Одним з простих прикладів такої ситуації є кабельне телебачення. Можна знайти комп'ютерні мережі, які працюють в режимі «точка-точка» або в широкомовних режимах. Бездротові канали є набагато більш публічними, з антеною передавача випромінює сигнал, який може бути прийнятий будь-якою антеною досить близько. На відміну від провідних каналів, де приймач приймає тільки сигнал передавача, антена приймача реагуватиме на електромагнітне випромінювання, що надходить від будь-якого джерела. Ця функція має два обличчя: смайлик говорить про те, що приймач може приймати передачі з будь-якого джерела, дозволяючи електроніці приймача вибирати бажані сигнали та ігноруючи інші, тим самим дозволяючи портативну передачу та прийом, тоді як хмуре обличчя говорить, що перешкоди та шум набагато більше поширені, ніж у ситуаціях з проводами. Більш шумний канал, схильний до перешкод, ставить під загрозу гнучкість бездротового зв'язку.

Примітка

Ви почуєте термін tetherless мережі застосовується до повністю бездротових комп'ютерних мереж.

Рівняння Максвелла акуратно підсумовують фізику всіх електромагнітних явищ, включаючи схеми, радіо та волоконно-оптичну передачу.

\[curl(E)=-\frac{\partial \mu H}{\partial t} \nonumber \]

\[div(\varepsilon E)=\rho \nonumber \]

\[curl(H)=\sigma E+\frac{\partial (\varepsilon E)}{\partial t} \nonumber \]

\[div(\mu H)=0 \nonumber \]

де Е - електричне поле, H - магнітне поле, ε діелектрична проникність, μ магнітна проникність, σ електропровідність, а ρ - щільність заряду. Закони Кірхоффа представляють особливі випадки цих рівнянь для схем. Ми не збираємося вирішувати рівняння Максвелла тут; майте на увазі, що фундаментальне розуміння каналів зв'язку в кінцевому підсумку залежить від вільності з рівняннями Максвелла. Мабуть, найважливішим аспектом з них є те, що вони лінійні щодо електричного та магнітного полів. Таким чином, поля (а отже, напруги і струми), що виникають з двох або більше джерел, додадуться.

Примітка

Нелінійні електромагнітні носії існують. Рівняння, написані тут, є більш простими версіями, які застосовуються до поширення та провідності у вільному просторі в металах. Нелінійні середовища набувають все більшого значення в волоконно-оптичних комунікаціях, які також регулюються рівняннями Максвелла.