电力线载波传输限于同一个电力变压器供电范围内，主从机最好接于同一相线上，这样传输衰减减小、传输距离远、传输效果好。若传输线不同相，则应在他们之间就近跨接0.1uF耐压630V以上的电容，实现交连传送，但传送效果差些。
④电话线
利用现成的电话线进行串行数据通信，是非常经济的一个途径。
在远程通信时，传输线上分布电容是使数据波形失真的主要因素。如果传输线是架在电线杆上的架空导线对，两导线间是由空气绝缘的，相互距离有数厘米，他们之间就构成了分布电容。导线越长，电容越大，对数据波形的影响越严重，两条传输线距离越近，电容也越大，特别是对电缆中的导线，不仅导线间距离小，而且绝缘材料的介电常数远大于空气的介电常数，所以同样长度的电容远比架空导线大，在选用传输线时应该给以重视，这就是直接用电话线或普通导线进行数字通信时，距离受限制的原因。
如果传输的脉冲宽度太窄或使用的波特率太高，以至传输线上的电容尚未充满电荷之前就开始下降了，而电容上的电压尚未放电到最低电压又进行充电，这样在接收端无法判断它们，这便是用电话线直接传输数据时，应对波特率加以限制的原因。
实际上用电话线传输直流电压要考虑由电阻、电容和电感以及非理想绝缘所带来的漏电电阻等综合影响。
⑤波导管
如果发送频率足够高，那么信号的电磁成分可在自由空间传播，从而不需要任何实际导体。尽管如此，为避免由于信号扩散而引起的干扰和损耗，同时为了使信号沿需要的路由传播，有时我们需要把这些电磁波禁闭在另外一种有介媒质—波导管中。
通常，波导管被用来把微波发射器和接收器连接到它们的天线，其工作频率范围为2000～110000MHZ。另外，由于湿气使微波衰减，因此波导管使用干燥空气来防止这些湿气。常见的波导管是环形波导管。目前波导管仍被用做高功率、高频信号的导体，但更新一些的系统采用了光纤电缆。
⑥光纤
光纤是光导纤维的简称，是传送光信号的媒质。光纤的原材料主要是二氧化硅，再加上其他的辅助材料如塑料等制成，光纤的结构呈圆柱形，内部是纤芯，外部是包层。纤芯采用二氧化硅以锗和磷等材料制成，直径约约为5～75 um ；包层采用纯二氧化硅制成，直径约为100～150um。光纤的最外层是塑料护皮，用于保护纤芯。纤芯的折射率比包层的折射率高1%左右，因而可以使光聚在纤芯与包层的界面之内向前传播，形成光导波。如果纤芯的直径足够细（例如5 um以下），则光在光导波中的传播只有一种模式，这样的光纤称为单模光纤。如果纤芯的直径足够粗，则光在光导波中可能同时有多种沿不同途径传播的模式，这样的光纤称为多模光纤。
光纤的主要传输特性是损耗和色散。损耗是光信号在光纤中传输时单位长度的衰减，单位是dB/km。色散是光到达接收端的时延之差，即光脉冲展宽，单位是ns/km。损耗会影响传输的中级距离，色散会影响传输速率，两者都是很热闹重要的指标。
光纤通信的主要优点有：频带宽、通信容量大；在很宽的频带范围内，光纤对各频率的传输损耗和色散几乎相等，不需要在接收端或中中继站采取幅度或时
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延等的均衡措施；不受电磁干扰和静电干扰的影响，即在同一根光缆中，邻近各根光纤之间几乎没有串扰；构成光纤的主要原料是石英，石英的资源丰富且价格便宜；此外还有保密性好、线径细、体积小、重量轻、损耗小、误码率低等优点。光纤已成为当今重要的传输媒质之一，为数字通信和计算机通信网的迅速发展提供了良好的传输环境。
（2） 无线传输媒质
所谓无线传输媒质，是指无须架设或铺埋电缆或光缆，而通过看不见摸不着的自由空间，将电信号转成无线电波进行传送。发信端待传的信息转换成无线电信号，依靠无线电波在空间传播，而收信端则要把无线电信号还原成发信端所传信息。
无线电波是一种电磁波，因为是一种电磁波，因为频率（波长）
相差较远的无线电波往往具有不同的特性，通常用频率（波长）作为无线电波具有表征意义的参量。例如，中长波沿地面传播，绕射能力较强；短波以电离层反射方式传播，传输距离很远；而微波只能在大气对流层直线传播，绕射能力很弱。因此，把无线电波按其频率（波长）来进行命名，如表一所示。下面简单介绍短波通信、微波通信、卫星通信、红外通信、激光通信、散射通信以及蓝牙技术等几种无线传输新技术。 1 短波通信
短波通信是利用地面发射的无线电波在电离层反射，或电离层与地面之间多次发射而到达接收点的一种远距离通信方式，工作频率范围为3MHz～30MHz。电离层的高度由数十公里到数百公里，分为多个不同的层次，而且随着季节、昼夜及太阳活动等情况不断变化，因此电离层的不稳定是造成短波通信质量不稳定的主要因素。同时，由于短波通信可能存在多条传播途径，各途径的时延不等，从而会产生多径效应及衰落现象。加之它的工作频段窄，通信距离容量小，所以在数据通信中很少使用。但是短波通信的突出优点是投资少、建设快、通信距离远，因而在军事通信及移动通信方面仍有实用价值。 2 微波通信
微波通信是在对流层的视距范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，频率范围为1GHZ～20GHZ。由于受地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为30km～50km，长途通信时必须建立多个中继站。中继站的功能是变频和放大，进行功率补偿。通过各中继站逐站将信息传送下去，很像接力赛跑，所以微波通信常称为微波接力通信。
微波通信分为模拟微波通信和数字微波通信两种。模拟微波通信主要采用调频制，每个射频信道可开通300、600、至3600个话路。数字微波通信大多采用相移键控（PSK），目前国内长途干线使用的数字微波主要有4GHZ的960路系统和6GHZ的1800路系统。微波通信的传输质量比较稳定，影响质量的主要因素是雨雪天气对微波产生的吸收损耗，不利地形或环境对微波所造成的衰落现象。微波通信以其成本低、中继距离远等优点，成为长途通信的主要手段之一。 微波接力信道主要用于长途电信服务。工作在1GHZ以下的频段用于移动通信系统和某些数据采集系统；工作在1.5GHZ~10GHZ的频段用于传输电视和话音的同轴电缆的替代信道。大多数长途电话业务使用4GHZ~6GHZ的频率范围，由于在这些频率上越来越挤，因此目前也在使用其他较高的微波频率。
微波接力通信可传输电话、电波、图像、数据等信息，同时由于它具有频带宽、通信容量大、灵活性可靠性较好、投资少见效快等特点，目前在各国应用
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都很广泛。但微波接力信道也存在一些缺点，如相临站间必须直视、不得有障碍物，受气候干扰较大，保密性差，中继站的使用与维护带来一些问题等等。 3. 卫星通信 检单地说，卫星通信就是地球上的无线电通信站之间利用人造卫星做中继站而进行的通信。人造卫星已成为当今通信的重要媒介之一。通信卫星被发射到地球的赤道上空36000Km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器，可以接收由陆地卫星地球站发射的信号，该信号经放大，变频后，转发到其他的地球站，从而完成地球站之间的传输。一个卫星可以覆盖地球表面1/3的地区，只经过一次中继，而且频带宽，因此卫星通信的容量大，中继站少。两个地球站之间的直接通信距离可达13000千米，并且无论通信距离远近，通信的质量都相同，所以卫星通道已经成为当今长途通信的主要手段之一，也是计算机通信的良好媒质之一。
4. 激光通信
激光通信时利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点。它具有通信容量大、不受电磁干扰、保密性强、设备轻便、机动性好等优点，但使用时光学收发天线相互对准困难。通信距离限于视距，易受气候影响，在恶劣气候条件下甚至会造成通信中断。大气激光通信可用于江河湖泊、边防、海岛、高山峡谷等地的通信，还可用于微波通信或同轴电缆通信中断抢修时的临时顶替设备。
激光通信相比于微波通信，具有以下优势：发射光束窄，方向性好。激光通信中的光束发射角通常都在毫弧度，甚至微弧度量级，它能较好的解决日益严重的电磁波干扰和保密问题。激光通信中的天线尺寸也是其优点之一。由于激光波长短，在同样功能情况下，天线的尺寸比微波、毫米波通信天线的尺寸要小许多，但其信息容量较大。光波作为信息载体可传输10Gb/s的数据速率，而且其功耗小、体积小、重量轻，此外，真空对于光波是一种无损耗、无干扰的良好传输介质，传输同样速率与信息的装备，光通信的性价比最高。 5. 红外通信
红外通信在人们日常生活中处处可见。从电视机、VCD遥控器，到电梯、门禁系统，乃至便携式电脑，都是红外通信的实例。由于红外通信价格低廉，使用方便，解决了无有线连接的许多方便，因而受到了家电设备厂商，电脑外围设备厂商以及通信设备厂商的高度重视。
使用发送器和接收器调制出不相干的红外线光就可以实现红外线通信。无论是直接传输还是经过一个浅色表面的反射，收发器之间的距离都不能超出视线范围。
红外线传输与微波传输之间的一个重要区别是前者无法穿透墙体，因此，微波系统中的安全问题和干扰问题在红外线传输中都不存在。 6. 散射通信
散射通信是利用地面发射的无线电波在对流层散射而返回地面的一种通信方式，工作频率范围为100 Mhz~10GHz,通信距离一般为150Km~400Km，最高可达800Km~1000Km。
与短波通信相比，散射通信的传输频带较宽，可达数百千赫兹到数兆赫兹，而且通信容量大，能进行多路复用。散射通信的主要缺点是传输损耗大，接收信号的强度变化大。为了克服衰落现象，需要采取多种措施，如今采用分集接收、加大天线、使用大功率发射机和低噪声接收机，致使成本提高。散射通信由于通
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信容量大，不受核爆和极光的影响，因而在军事通信中以及在无法进行微波通信的条件下，有很高的实用价值。 7. 蓝牙技术
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放式全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境中建立一个特别连接，其程序写在一个9×9mm^2的微芯片中。如果把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑中，就可以去掉移动电话和膝上型电脑之间的连接电缆而通过无线使其建立通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其他的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固体网络的个人特别连接设备群。 蓝牙工作在全球通用的2.4GHZ ISM 频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s.时分双工传输方案被用来实现全双工传输。
ISM频段是对所有无线电系统都开放的频带，因此使用其中的某个频带都会遇到不可预测的干扰源。例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等等，都可能是干扰。为此，蓝牙蓝牙特别设计了快速确认和调频方案以确保链路稳定。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断的从一个信道跳到另一个信道， 只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰；调频的瞬时带宽是很窄的，但可以通过扩展频谱技术使这个窄带扩展成百倍的宽频带，使干扰变小。
与其他工作在相同频段的系统相比，蓝牙调频更快，数据包更短，这使蓝牙比其他系统更稳定；前向纠错的使用抑制了长距离链路的随机噪声；采用了二进制调频技术的调频收发器被用来抑制干扰和防止衰落。这些都是蓝牙迅速发展的原因。
通过以上对各传输媒质的分析和比较，我们不难看出，在通信系统中，合理的选择传输媒质是很重要的。智能总线式开关民用智能化设备，由于它的普遍性和实用性，必须从性能价格比出发来选择通信传输媒质。从以上对传输媒质的分析和比较可知，双绞线作为一个建筑物内局部通信网络的传输介质是有效的且成本低廉的。本系统采用直径为0.3mm的双绞线，该线在20C时每千米导体直流电阻为36欧姆，每千米固有衰减小于1db（800~1000hz）.
（3） 通信编解码方式设计
数据通信中的编解码技术主要有DTMF编解码技术和三态逻辑解码技术，本系统编采用DTMF编解码技术。 1.DTMF（双音多频）编码方法
DTMF是英文Dual Tone Multiple Frequency 的缩写，意为“双音多频”，它在程控系统中应用最为广泛。
DTMF（双音多频）信令具有的传递速度，使得它不仅广泛应用于电话系统的语音通信中，而且在通信网中应用也极为普遍。一些系统中常常需要同时接收和发送DTMF信号，发送和接收均伴随着编码和解码过程。
电话机有两种拨号方式，即脉冲拨号方式和双音多频拨号方式。
双音多频拨号方式的双音是指两个特定的单音信号的组合叠加来代表数字或符号（功能）。两个单音的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中，有16个按键，其中有10个数字键（0~9），6个功能键(*、#、A、B、C、D)。按照组合的原理，它必须有8种不同的单音频信号。由于采用的频
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率有8种，故称之为多频。又因从8种频率中任意抽出两种进行组合，又称其为8中取2的双音编码方法。 根据CCITT的建议，国际上采用69HZ、770HZ、825HZ、941HZ、1209HZ、1336HZ、1477HZ和1633HZ。把这8种频率分为两个群，即高频群和低频群。从高频群和低频群中任意各抽取一种频率进行组合，共有16种不同的组合，代表16种不同的数字或功能，如表一所示
表一 拨号数字与高、低频率的组合关系
低频组fl(hz) 1209 697 770 852 941 1 4 7 0 1336 2 5 8 * 高频组fh(hz) 1477 3 6 9 # 1633 A B C D
例如按“1”键时，由拨号电路产生697HZ与1209HZ叠加的信号电流输出；按“2”键时，产生697HZ与1336HZ叠加输出；以此类推。
2.DTMF（双音多频）编解码器的原理
DTMF（双音多频）编码器是采用每位数字有一组低频（fl）和一组高频(fh )按式8-1的组合叠加形成的 一组双音多频信号，实现快速数字拨号。
V（t）=Ahsin(2πfht)＋Alsin(2πflt) DTMF解码器一般包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器。DTMF 接收信号先经高、低群带通滤波器进行fl、fh区分，然后过零检测，比较，得到相应于DTMF的两路信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲、恢复对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码。
目前DTMF产品多属于CMOS集成电路，国际上一些主要器件生产厂家或公司均有这方面的系列产品。有代表性的DTMF发送器包括MITE公司的MT5087、MT5089、MT5088、MT5091,Motorola公司的MC14410,AMI公司的S2860、S2559,TEXAS公司的TP5087、TCM5087、TCM5089,MOSTEK公司的MK5087、MK5089、MK5091等。有代表性的DTMF接收器有MT8880、M8880、MT8888、MT8888、MT8889等。这些DTMF产品集成度高，体积小，抗干扰能力强，并且中间传输的是两个叠加的音频信号，最后输出的是二进制编码信号，便于与微型计算机接口，无须调制解调器。目前DTMF主要用于电话机及程控交换机中。实际上，DTMF编译码电路可广泛用于遥控、遥测和数据传输等领域中。
本系统从通信可靠性和成本考虑，采用DTMF编解码技术，并选用DTMF编解码芯片MT8880。
第三章 硬件电路设计
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