Пропускная способность линии связи

Полоса пропускания

Амплитудно-частотная характеристика

Затухание сигнала

Затуханиеопределяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передачи по линии связи сигнала определенной частоты на некоторое фиксированное расстояние.

Затухание А обычно измеряется в децибелах (дБ, decibel - dB) и вычисляется по формуле:

,

где - мощность сигнала на выходе линии, - мощность сигнала на входе линии.

Так как мощность выходного сигнала кабеля без промежуточных усилителей всегда меньше, чем мощность входного сигнала, затухание кабеля всегда является отрицательной величиной.

Пример.

Кабель на витой паре категории 5 характеризуется затуханием не ниже –23,6 дБ для частоты 100 МГц при длине кабеля 100 м. Кабель на витой паре категории 3 для частоты 10 МГц и длине кабеля 100 м затухание не ниже –11,5 дБ.

Рис. 4.1. Амплитудно-частотная характеристика.

АЧХ показывает, как затухает амплитуда гармонического сигнала на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала.

Знание амплитудно-частотной характеристики реальной линии позволяет определить форму выходного сигнала практически для любого входного сигнала. Для этого необходимо найти спектр входного сигнала, преобразовать амплитуду составляющих его гармоник в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой, а затем найти форму выходного сигнала, сложив преобразованные гармоники.

Полоса пропускания – это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала к входному превышает 0,5. То есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений. Ширина полосы пропускания влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи.

Полоса пропускания некоторых линий связи:

· Витая пара имеет полосу пропускания от 100 Гц до 200 МГц;

· Коаксиальный кабель – от 80 Гц до 500 МГц;

· Волоконно-оптический кабель – от 50 Гц до 10ГГц;

· Телефонный кабель – от 110 Гц до 12000 Гц.

Пропускная способность линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеряется в бит в секунду – бит/с.

Пропускная способность зависит:

· от характеристик самой линии связи, таких как АЧХ;

· от спектра передаваемых сигналов.

Если значимые гармоники сигнала попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажаться.

Пример.

При использовании витой пары категории 3 и способа кодирования манчестерский код пропускная способность физической среды равна 10 Мбит/с. А при использовании способа кодирования 8В6Т пропускная способность физической среды – 33 Мбит/с. У способа кодирования 8В6Т ширина спектра уже по сравнению с манчестерским способом кодирования.

Связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования, установил Клод Шеннон:

,

где - максимальная пропускная способность линии в битах в секунду,

- ширина полосы пропускания линии в герцах,

- мощность сигнала,

- мощность шума.