Schneider PLC的通信物理介质

    下面简要介绍几种常用的有线传输通信介质。    (1)双绞线(twisted pair)    双绞线是一种便宜、应用广泛的通信介质，把两根相互绝缘的导线并排放置，然后按照一定规则以螺旋方式扭绞起来就构成了双绞线，采用这种绞合的结构可以减少对相邻的导线的干扰和减弱来自外部的电磁干扰。双绞线能提供较高的传送频带，但在距离、传输速率等方面仍然有较大的限制。    通常将多对双绞线捆在一起，在其外面包上硬的塑料外皮护套制成电缆。每根导线的颜色不同，便于接线时识别。为了减少双绞线间的相互干扰，每对双绞线的绞合长度也不同。为了提高双绞线的抗电磁干扰能力，有时在双绞线的外面再加上一层金属丝屏蔽层，制成屏蔽双绞线。    双绞线常用于局域网的布线，当选择适当的材料、长度及传输技术时，短距离内数据传输率可以达到10～100Mb/s。双绞线的特点是价格便宜、使用方面、易于安装。而其主要的缺点是抗高频干扰的能力较低。双绞线的示意图如图6-20所示。    (2)同轴电缆(coaxial cable)    同轴电缆是由轴心的内导体芯线、绝缘层、网状外层导体屏蔽层和塑料外层护套组成的。同轴电缆的外层导体屏蔽层既用于传输信号，又有屏蔽作用。屏蔽层～方面能够减弱外部电磁干扰的影响，另一方面也能减少芯线对外部的辐射干扰，因此，同轴电缆具有带宽很宽、极好的噪声抑制特性，抗干扰能力强，适用于频率高、传输速率高的数据传输。同轴电缆的示意图如图6-21所示。    按其特征阻抗值分类，现在常用的同轴电缆有50Ω电缆和75Ω电缆。    ①50Ω同轴电缆也称为基带同轴电缆。根据同轴电缆的直径粗细，50Ω同轴电缆又可分为细缆和粗缆。50Ω同轴电缆中只有一个信道，常用于直接传输数字基带信号，传输速率可达10Mb/s。在局域网中广泛使用这种同轴电缆，细缆的最大传输距离可达925m，粗缆的最大传输距离可以达到2500m。
    图6-20    双绞线示意图
    图6-21    同轴电缆示意图    ②75Ω同轴电缆也称为宽带同轴电缆，是公用电视系统( CATV)的标准电缆，在这种电缆上传输的信号采用了频分复用技术，既能传输宽带模拟信号，也能传输数字信号。在传输模拟信号时，其频率可高达300～400MHz；在传输数字信号时，必须先将数字信号变换成模拟信号再发送，而接收时，再把收到的模拟信号变换成数字信号。宽带电缆还能划分成多个独立的信道。    (3)光纤(fiber)    光纤是以光脉冲的形式传输信号的一种通信介质，材质以石英玻璃或有机玻璃为主，它由纤芯、包层和护套组成。最里面是纤芯，它的横截面很小( 8～50μm)，是光传播的通路；包层包裹在纤芯的外面，它的折射率比纤芯小。根据光的全反射原理，当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，折射角将会大于入射角。因此，当入射角足够大，光线将以全反射的方式保持在纤芯内向前传播；最外面的是起保护作用的护套。通常多根光纤扎在一起，外面用保护层包裹做成多芯光缆。光纤的示意图如图6-22所示。
    图6-22    光纤示意图    光纤可以分为单模( single-mode)和多模(multi-mode)2种。单模提供单条光通路；多模光纤，即发散为多路光波，每一路光波走一条通路。单模光纤因为衰减小而具有更大的容量，但是其生产成本比多模光纤高。    光纤在任何时候都只能单向传输，因此，要实行双向通信，它必须成对出现，一个用于输入，一个用于输出，光纤两端接到光学接口上。    光纤通信具有以下的优点：    ①光纤的传输速率极高，通信频带很宽，理论上可达30亿MHz，传输容量比电缆大10～10000倍。    ②光纤抗电磁干扰能力强，光纤传输不受外界电磁干扰影响。    ③光纤衰减较小，传输距离长。在无转发器、中继器时也能传送6～8km，中继器的间距可以拉大，减少中继器的数目，降低成本。    ④安全性、数据保密性好。光纤不带电，可用于易燃、易爆场所。光束不向外辐射，适用于保密性、安全性要求较高的场合。    ⑤重量轻，体积小，利于施工和运输，使用环境温度范围宽，使用寿命长。    ⑥节约资源。    光纤也有一些缺点：光纤连接、分支困难，一般用于点到点的连接，而且分支时信号能量损失很大，成本高，机械强度远远低于金属电缆。