《工业通信与网络技术》第3章现场总线通信基础3.13.23.3-李中伟精读.pptxVIP

1 工业通信与网络技术主讲教师：李中伟 佟为明联系电话E-mail：lzw@课程邮箱：hitfieldbus@163.com，密码：fieldbus2015 哈工大网络与电气智能化研究所 2 第3章 现场总线通信基础 3.1概念和术语 3.2模拟数据和数字数据传输 3.3传输损伤 3.4模拟信号和数字信号编码技术 3.5同步和异步传输 3.6单工、半双工传输和全双工传输 3.7差错类型、差错检测和差错纠正 3.8差错控制、流量控制和高级数据链路控制 3.9传输介质（媒体） 哈工大网络与电气智能化研究所 3.1 概念和术语 哈工大网络与电气智能化研究所 3 成功的数据传输主要取决于两个因素: （1）传输信号的质量 （2）传输介质的特性 3.1 概念和术语 哈工大网络与电气智能化研究所 4 发送器 接收器 传输介质 导向介质( guided media) 双绞线、同轴电缆和光纤 非导向介质( unguided media)（无线介质） 空气、真空和海水 发送器 接收器 传输介质 3.1 概念和术语 哈工大网络与电气智能化研究所 5 直连链路( direct link) 没有中间设备存在 点对点( point-to-point) 一条直连链路 仅被两个设备共享 多点（multipoint） 两个以上的设备共享同一传输介质 3.1 概念和术语 哈工大网络与电气智能化研究所 6 频率、频谱和带宽 哈工大网络与电气智能化研究所 7 信号的特性包括时间特性和频率特性。 对信号时间特性的分析在时域上进行。对周期信号，振幅、频率、相位是在时域上描述信号的主要参数，在时域上表示信号的图象称为时域图。 任一信号都可看成由某个频率范围内的频谱成分组成，信号的频率特性对信号带宽和数据率等至关重要。对信号频率特性的分析在频域上进行。在频域上表示信号的图象称为频域图。频域图有振幅-频率和相位-频率两种图象。 在频域上进行信号分析通常比在时域上简便。 哈工大网络与电气智能化研究所 8 时域概念 如果经过一段时间，信号的强度变化模式是平滑的，那么这种信号就是模拟信号。 如果在一段时间内信号强度保持某个常数，然后在下一时段又变化到另一个常数，那么这种信号就称为数字信号。 哈工大网络与电气智能化研究所 9 时域概念 周期信号 哈工大网络与电气智能化研究所 10 时域概念 正弦波峰值振幅、频率和相位变化 波长 哈工大网络与电气智能化研究所 11 信号循环一个周期所占的空间长度 信号的两个连续周期上相位相同两点间的距离 波长?，假设信号运动速度为?，则 ? = ? T ?f = ? c ? 3*108 m/s (自由空间的光速) 哈工大网络与电气智能化研究所 12 频域概念 数字波形 模拟波形 一个电磁信号是由多种频率组成的 利用傅立叶分析的方法，可得出任何信号由不同正弦波的频率成分组成 任何一个信号存在时域函数，也存在频域函数 哈工大网络与电气智能化研究所 13 频域概念 频率成分叠加 哈工大网络与电气智能化研究所 14 频域概念 频域的表示 哈工大网络与电气智能化研究所 15 时域和频域成分 哈工大网络与电气智能化研究所 16 Signal with DC Component DC Component Component of zero frequency 17 频谱( spectrum) 带宽（bandwidth） 频谱：信号包含的频率范围 绝对带宽：频谱宽度 有效带宽：通常就叫带宽， 信号的绝大部分能量都集 中在相当窄的频带范围 振幅为A和-A的方波s(t)的频率成分 第k个频率成分kf的振幅仅为1/k 哈工大网络与电气智能化研究所 18 数据率和带宽之间的关系 信号是通过传输介质进行传输的 欲传输的一个给定的信号（波形）本身所包含的频率范围可能非常宽 任何传输介质的带宽都是有限的 传输介质的这种特性是限制数据在传输介质上传输的数据率的一个决定性因素。 数据率（data rate）：数据传输的速率，以位每秒（pbs或b/s）为单位。 哈工大网络与电气智能化研究所 19 数据率和带宽之间的关系 介质自身的带宽将限制被传输信号的带宽。数字信号不得不被近似为有限带宽的信号 给定的带宽可以根据接收器在噪声和其它损伤存在的情况下鉴别0和1的能力来支持不同的数据率 若一个数字信号的数据率是W bps，则当信号带宽为2W Hz时，它就可以很好地代表原信号 假如其它项保持不变，带宽加倍就意味着数据率加倍 信号带宽越受限制，失真就越严重，接收站点接收错误数据的概率也就越大 哈工大网络与电气智能化研究所 3.2 模拟数据和数字数据传输 哈工大网络与电气智能化研究