通信网络底层：无源与有源器件、高频通信优势与模拟系统转换

通信网络底层知识梳理 一、基础概念 1. **无源器件**：这类器件在通信网络中扮演着关键角色，它们工作时不依赖外部电源，常见的例子包括电容和电阻，它们在电路中作为能量存储或电阻性负载存在，如滤波、隔离或阻抗匹配。 2. **有源器件**：与无源器件相反，有源器件如LED（发光二极管）和比较器等，它们需要外部电源来工作，具有放大、开关或信号处理功能。例如，LED用于光通信，比较器则常用于信号检测和比较。 二、高频通信的优势 1. **辐射效率**：高频（短波长）通信有助于设计更小的天线，因为短波长使得天线尺寸接近于所需波长，从而提高了辐射效率。 2. **信道复用**：高频信号可以将多个基带信号分配到不同的载波频率，通过频分多路复用（FDM）实现信道共享，显著提升了通信系统的容量。 3. **抗干扰能力**：由于频率较高的信号衰落较严重，因此对基站发射机性能有较高要求。同时，高频率段的干扰较少，用户间干扰问题相对较小。 三、模拟通信系统的核心变换 1. **信号转换**：发送端将消息（如声音、图像）转换成电信号，这是模拟通信的基础步骤，接收端随后执行逆变换，恢复原始信号。 2. **基带与带通信号**：基带信号是未经调制的原始信号，如语音和图像；经过调制（如幅度、频率或相位调制）后，信号变成适合信道传输的带通信号。 四、带宽与数据通信指标 1. **带宽**：有两种理解，一是指信号频率范围内的间隔，二是指数据传输速率，如二进制数据传输速率，即比特率。比特率通常受波特率制约，后者取决于码元可能的值数。 2. **比特率与波特率**：波特率衡量的是每秒码元的数量，而比特率则基于波特率乘以码元中二进制位的数量。在讨论网络传输能力时，比特率更为直观。 五、宽带与数字通信技术 1. **宽带**：通信系统中带宽大的系统通常被定义为宽带，能够处理大量数据流量，满足现代通信需求。 2. **PCM（脉冲编码调制）**：一种广泛应用的信号数字化技术，用于将连续信号（如音频、视频）转换成离散数字信号，便于存储、传输和处理。 通信网络底层知识涉及无源与有源器件的理解、高频通信的优势、模拟信号的转换与处理，以及数据通信中的带宽、比特率和波特率等关键概念。这些基础知识对于设计、优化和维护通信系统至关重要。