勘察儀器與原理 第四章 第一節(jié) 第二節(jié)ok

勘查儀器原理教師：王旭Email：hfli@第四章信號的編碼與傳輸?shù)谝还?jié)信號的編碼與傳輸?shù)幕靖拍钚盘杺鬏斣谕ㄐ偶夹g(shù)中應(yīng)用很廣泛,本章內(nèi)容主要針對遙測地震儀,介紹地震數(shù)據(jù)的傳輸。因為,對于其它勘查儀器,測量結(jié)果一般存于本儀器的存儲器里,而且它們的數(shù)據(jù)量不是很大,儀器的內(nèi)存就能承擔(dān),不需要遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸(有的測井儀也需遙傳)。隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展,地震儀相應(yīng)的隨計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展到了數(shù)控地震儀階段,而且地震數(shù)據(jù)信息量很大,以前的地震儀的數(shù)據(jù)采集電路和格式編排電路都設(shè)置在儀器車內(nèi),所以不存在遠(yuǎn)距離數(shù)字傳輸問題,而現(xiàn)在遙測地震儀(又稱數(shù)控類地震儀)的采集電路不設(shè)置在儀器車上,而是設(shè)置在檢波點附近的采集站內(nèi),采集站在儀器車中央主機(jī)控制下對地震信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,由于采集站遠(yuǎn)離儀器車,所以,儀器車上的中央主機(jī)對采集站的控制指令稱為遙控指令,把采集站的狀態(tài)和采集到的地震數(shù)據(jù)稱為遙測數(shù)據(jù),中央主機(jī)如何把遙測指令送到采集站去?采集站又如何把遙測數(shù)據(jù)送回主機(jī)?這就是中央主機(jī)與采集站之間的通信聯(lián)系,也就是數(shù)據(jù)傳輸問題。數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、信源編碼器、信道編碼器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪聲源以及發(fā)送端和接收端時鐘同步組成。計算機(jī)通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。信源信源編碼器信道編碼器調(diào)制器解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器信宿噪聲源信道4.1.1信號的編碼由前面的章節(jié)學(xué)習(xí)知道,信號要進(jìn)行處理,必須經(jīng)ADC電路,此電路的末級完成信號編碼工作,也就是把量化后的信號電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼的過程。再看,地震信號由檢波器到采集站,采集站完成信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換工作,而后就是把這些采集站采集的地震數(shù)據(jù)傳向主機(jī)進(jìn)行記錄和顯示。怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,這就和通信技術(shù)聯(lián)系起來,所以從事地震數(shù)據(jù)采集工作,就需要將電子技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、物探技術(shù)、地震儀的研制等多方面的技術(shù)組合起來。數(shù)字通信的任務(wù)是把0和1從一個地方傳到另一個地方。從ADC輸出的數(shù)字信號稱之為信息碼(包含資料信息情況),信息碼在進(jìn)行傳輸之前,必須經(jīng)碼型變化,也就是須經(jīng)編碼器這樣的器件,把它變化為適于信道傳輸?shù)拇a型,以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蛯崿F(xiàn)通信雙方的信號同步。為什么?直接傳不好嗎?采集站編碼器輸出的碼型都是單極性二元碼序列,多用NRZ碼(不歸零碼),即用高、低電平分別表示二進(jìn)制數(shù)碼的1和0,在整個碼元期間電平保持不變,如下圖所示:111101001若采用這種簡單的二進(jìn)制碼進(jìn)行數(shù)字傳輸有3個實際問題:(1)由于連續(xù)1和連續(xù)0的個數(shù)沒有限制不易區(qū)分識別,某一位碼元與其下一位碼元之間沒有間隙,難于從中提取數(shù)碼識別所需要的位定時信號；(2)由于連續(xù)1或0使信號有豐富的低頻分量乃至直流分量,對于大多數(shù)采用交流耦合的電纜傳輸通道來說是不允許的；(3)這種簡單的二進(jìn)制信號不具有誤碼檢測能力。所以在電纜傳輸之前,必須將二進(jìn)制信息碼變換成適合電纜傳輸?shù)拇a型,也就是將信息碼變?yōu)閭鬏敶a。并不是所有的基帶信號碼型都適合在信道中傳輸，為了提高信號抗干擾能力，并且便于信號接收同步，往往是根據(jù)實際需要選擇更為有效的信號編碼方法。適于傳輸?shù)某Ｓ玫臄?shù)字信號編碼有不歸零NRZ(NonReturntoZero)碼、差分不歸零DNRZ

碼、曼徹斯特(Manchester)碼及差分曼徹斯特(DifferentialManchester)碼、AMI碼(交替信號反碼)、HDB3(高密度碼)等。下面我們介紹幾種常用的適合在信道中傳輸?shù)膫鬏敶a型。

一、NRZ碼

NRZ碼是用信號的幅度來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的，通常用正電壓表示數(shù)據(jù)“1”，用負(fù)電壓表示數(shù)據(jù)“0”，并且在表示一個碼元時，電壓均無需回到零，故稱不歸零碼。NRZ碼的特點是一種全寬碼，即一位碼元占一個單位脈沖的寬度。全寬碼的優(yōu)點：（1）每個脈沖寬度越大，發(fā)送信號的能量就越大，這對于提高接收端的信噪比有利；

（2）脈沖時間寬度與傳輸帶寬成反比關(guān)系，即全寬碼在信道上占用較窄的頻帶，并且在頻譜中包含了碼位的速度。缺點：

a、難以分辨一位的結(jié)束和另一位的開始；

b、發(fā)送方和接收方必須有時鐘同步；

c、若信號中“0”或“1”連續(xù)出現(xiàn)，信號直流分量將累加。這將導(dǎo)致信號的失真與畸變，使傳輸?shù)目煽啃越档?，并且由于直流分量的存在，使得無法使用一些交流耦合的線路和設(shè)備。結(jié)論：容易產(chǎn)生傳輸錯誤。一般的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)都不采用這種編碼方式。所以，此編碼方式常用于低速同步、異步通信中，如RS-232通信(計算機(jī)與外設(shè)之間的通信)。

（只適于短距離傳輸）Caption:RS-232connectors,showingwiringforthree-wireconnection.二、DNRZ碼

DNRZ(DifferentialNonReturntoZero)碼(差分不歸零碼)是一種NRZ碼的改進(jìn)形式，它是用信號的相位變化來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的，一個信號位的起始處有跳變表示數(shù)據(jù)“1”，而無跳變表示數(shù)據(jù)“0”。DNRZ碼不僅保持了全寬碼的優(yōu)點，同時提高了信號的抗干擾性和易同步性。

近年來，越來越多的高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用了DNRZ碼，成為主流的信號編碼技術(shù)，在FDDI、100BASE-T及100VG-AnyLAN等高速網(wǎng)絡(luò)中都采用了DNRZ編碼。其原因是在高速網(wǎng)絡(luò)中要求盡量降低信號的傳輸帶寬，以利于提高傳輸?shù)目煽啃院徒档蛯鬏斀橘|(zhì)帶寬的要求。而DNRZ編碼中的碼元速率與編碼時鐘速率相一致，具有很高的編碼效率，符合高速網(wǎng)絡(luò)對信號編碼的要求同時，為了解決數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)0或1時所帶來的信號編碼問題，通常采用兩級編碼方案，第一級是預(yù)編碼器，對數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)編碼，使編碼后的數(shù)據(jù)流不會出現(xiàn)連續(xù)0或連續(xù)1，常用的預(yù)編碼方法有4B5B、5B6B等；第二級是DNRZ編碼，實現(xiàn)物理信號的傳輸。這種兩級編碼方案的編碼效率可達(dá)到80%以上。差分不歸零碼不歸零碼數(shù)據(jù)值001101

一個信號位的起始處有跳變表示數(shù)據(jù)“1”，而無跳變表示數(shù)據(jù)“0”。三、曼徹斯特碼

在曼徹斯特碼中，用一個信號碼元中間電壓跳變的相位不同來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)“1”和“0”，從低跳到高表示“0”，從高跳到低表示“1”。因此，這種編碼也是一種相位碼。由于電壓跳變都發(fā)生在每一個碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為位同步時鐘，因此這種編碼也稱為自同步碼。優(yōu)點：克服了NRZ碼的不足。每位中間的跳變即可作為數(shù)據(jù)，又可作為時鐘，能夠自同步。每一位中間都有一個跳變四、差分曼徹斯特碼

差分曼徹斯特碼是一種曼徹斯特碼的改進(jìn)形式，其差別在于：每個碼元的中間跳變只作為同步時鐘信號；而數(shù)據(jù)“0”和“1”的取值是用信號位的起始處有無跳變來表示，若有跳變則為“0”；若無跳變則為“1”。這種編碼的特點是每一位均用不同電平的兩個半位來表示，因而始終能保持直流的平衡。這種編碼也是一種自同步編碼。

這兩種曼徹斯特編碼主要用于中速網(wǎng)絡(luò)(Ethernet為10Mb/s；

Token-Ring最高為16Mb/s)中，而高速網(wǎng)絡(luò)并不采用曼徹斯特編碼技術(shù)。其原因是它的信號速率為數(shù)據(jù)速率的兩倍，即對于10Mb/s的數(shù)據(jù)速率，則編碼后的信號速率為20Mb/s，編碼的有效率為50%。對于100Mb/s的高速網(wǎng)絡(luò)來說，200Mb/s的信號速率無論對傳輸介質(zhì)的帶寬的要求，還是對傳輸可靠性的控制都未免太高了，將會增加信號傳輸技術(shù)的復(fù)雜性和實現(xiàn)成本，難以推廣應(yīng)用。因此，高速網(wǎng)絡(luò)主要采用兩級的DNRZ編碼方案，而中速網(wǎng)絡(luò)采用曼徹斯特編碼方案，盡管它增加了傳輸所需的帶寬，但在實現(xiàn)起來簡單易行。常用編碼比較001101數(shù)據(jù)值不歸零碼差分不歸零碼曼徹斯特碼差分曼徹斯特碼1高電平0低電平中間跳0上跳1下跳中間跳0開頭跳4.1.2數(shù)據(jù)的傳輸目前,國內(nèi)外使用的遙測地震儀數(shù)據(jù)傳輸方式基本上有三種:

金屬電纜傳輸(簡稱電纜傳輸)

光導(dǎo)纖維傳輸(簡稱光纜傳輸)

無線電傳輸一、電纜傳輸國內(nèi)外傳輸電纜的基本結(jié)構(gòu)可分為三種類型:

雙絞線電視平行饋線同軸電纜（這三種是數(shù)字信號傳輸電纜,傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。無論是控制指令還是地震數(shù)據(jù),在數(shù)傳電纜上都是一位接一位一字接一字串行傳送的。數(shù)傳電纜是實現(xiàn)野外地震數(shù)據(jù)采集必備的地面設(shè)備,它在排列里起著連接采集站、電源站、交叉站的作用。地震儀常用的傳輸電纜是雙絞線和同軸電纜,長度因儀器不同而不同，傳輸碼為極性交替反轉(zhuǎn)碼AMI碼）串行通信方式數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸，由于計算機(jī)內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，要將計算機(jī)中的字符進(jìn)行并/串變換，在接收端再通過串/并變換，還原成計算機(jī)的字符結(jié)構(gòu)，才能實現(xiàn)串行通信。串行通信的優(yōu)點是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低，但速度比較低。雙絞線由兩根相互絕緣并絞扭在一起的銅導(dǎo)線對組成。是最經(jīng)常使用的物理媒體，相對于其它有線物理媒體（同軸電纜和光纖）來說，價格便宜也易于安裝與使用，其性能一般也較差（指它的傳輸距離、抗干擾性能和帶寬或數(shù)據(jù)速率而言）雙絞線：既可用于模擬傳輸，也可用于數(shù)字傳輸；帶寬依賴于線的粗細(xì)和傳輸距離；3類線，5類線非屏蔽雙絞線UTP（UnshieldedTwistedPair），屏蔽雙絞線Caption:TheendofatwistedpairEthernetcablewithanRJ-45connector.Caption:A10/100megabittwistedpairEthernetinterfaceinapersonalcomputer.ThelinkindicatorisilluminatedindicatingthattheinterfaceisconnectedtoanactiveEthernetnetwork.The10Mbit/sindicatorislit,whilethe100Mbit/sindicatorisnot.Thisshowsthatthenetworkisoperatingintheslower10megabitmode.五類屏蔽雙絞線五類非屏蔽雙絞線同軸電纜：

同軸電纜也由一對導(dǎo)體組成，其內(nèi)導(dǎo)體為銅質(zhì)導(dǎo)線，外包一層絕緣材料，再外邊為網(wǎng)狀編織細(xì)銅絲組成的外導(dǎo)體，最外層是保護(hù)性塑料外套。

外層絕緣蒙皮外導(dǎo)體金屬屏蔽層絕緣層內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線同軸電纜與雙絞線比較，價格貴，但帶寬、數(shù)據(jù)速率高、傳輸距離長和抗干擾能力強(qiáng)同軸電纜連接器低頻傳輸：雙絞線優(yōu)于同軸電纜二、光纖傳輸?shù)卣饍x向多道數(shù),高采樣采集發(fā)展,這意味著數(shù)據(jù)傳輸量、傳輸速度成倍的增加,原有的電纜數(shù)據(jù)傳輸方式已不能適應(yīng)多道數(shù)(萬道以上)采集的需要,采用光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是所有儀器發(fā)展的方向。光纖即光導(dǎo)纖維，它的內(nèi)層是能傳導(dǎo)光波的玻璃纖維，外層加比玻璃折射率低的材料作保護(hù)層。光源可以采用兩種發(fā)光管。采用發(fā)光二極管LED（Light-EmittingDiode）時產(chǎn)生可見光，光波在光導(dǎo)纖維中以多種角度不斷反射式傳播前進(jìn)，這種光纖稱多模光纖。若采用激光二極管ILD（InjectionLaserDiode），產(chǎn)生的是激光，再將光纖直徑減小到只有一個光的波長，則光線可以無反射地一直向前傳播，這種光纖稱單模光纖。光纖的結(jié)構(gòu)示意圖：光纖芯包層外部保護(hù)層(a)保護(hù)層包層光纖芯(b)光電轉(zhuǎn)換LED發(fā)送端輸入光電轉(zhuǎn)換PIN接收端輸出光纖光信號一般的光纖纖心材料折射率高,包層材料折射率低,光在兩種材料的分界面上能夠發(fā)生全反射,光線在光導(dǎo)纖維中全程依次全反射到終端,形象地說,光纖就像水管,把光線象水一樣從源頭導(dǎo)引至出水口。光電二極管纖芯1)位置：光纖的中心部位2)尺寸：直徑d1=4~50mm3)材料：高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑(GeO2，P2O5)，作用是提高纖芯折射率(n1)，以傳輸光信號包層位置：位于纖芯的周圍尺寸：直徑d2=125mm材料：高純度SiO2，極少量摻雜劑(如B2O3)的作用則是適當(dāng)降低包層折射率(n2)，使之略低于纖芯折射率，使得光信號能約束在纖芯中傳輸。涂覆層1)位置：位于光纖的最外層2)尺寸：涂覆后的光纖外徑約為1.5mm3)結(jié)構(gòu)和材料：包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層

a)一次涂覆層一般使用丙烯酸酯、有機(jī)硅或硅橡膠材料

b)緩沖層一般為性能良好的填充油膏(防水)c)二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物作用：保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時又增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。多模光纖和5類雙絞線的衰減與頻率關(guān)系如下圖所示，當(dāng)傳輸頻率超過100MHz時，5類雙絞線隨著頻率的增加衰減愈來愈大；而光纖在300MHz以內(nèi)，衰減基本不變。光纖與電纜頻率與衰減關(guān)系圖62.5/125μm漸變增強(qiáng)型多模光纖01101003001000頻率(MHz)衰減(dB/km)051015202530355類UTP雙絞電纜光通信系統(tǒng)組成：光纖通信又叫光纜通信，是以光纖作為傳輸介質(zhì)，光波作為信息載體進(jìn)行的通信。由于光纖必須在構(gòu)成光纜之后才能在實際工作中使用，因此有時采用光纜通信這個名稱。這種通信方式所組成的光纖通信系統(tǒng)工作原理如下圖所示。系統(tǒng)主要包括三大部分，即光發(fā)信設(shè)備、光傳輸設(shè)備和光接收設(shè)備。調(diào)制器發(fā)信電路激勵電路電信號解調(diào)器收信電路放大電路電信號光纜中繼器發(fā)信設(shè)備收信設(shè)備發(fā)光二極管（LED）激光二極管（LD）光電二極管（PIN）雪崩光電二極管（APD）光－電－光中繼器發(fā)信設(shè)備組成------半導(dǎo)體光源(核心)、驅(qū)動器和調(diào)制器。功能-----將待發(fā)送的電信號進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換,并將轉(zhuǎn)換出的光信號最大限度的注入光纖中進(jìn)行傳輸。光源：發(fā)光二極管（LED）：自發(fā)輻射，輸出光功率小，譜寬，穩(wěn)定，壽命長，價低，適用于小容量、短距離傳輸系統(tǒng)。激光二極管（LD）：受激輻射，輸出光功率大，譜窄，波長穩(wěn)定，壽命長，價高，適用于大容量、長距離傳輸系統(tǒng)。光調(diào)制器：使光信號隨電信號變化而變化。目前采用強(qiáng)度調(diào)制（由于光源頻譜不純，尚未實現(xiàn)相干光通信）；分內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制，對于數(shù)字調(diào)制，用光脈沖的有無代表數(shù)字信息（0和1）。

組成------光纖、光纖接頭和光連接器。功能------把來自光發(fā)送機(jī)的光信號,以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路收信設(shè)備組成------光電檢測器(核心)、放大器和相關(guān)電路。功能------將光纖傳來的光信號進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換,并對轉(zhuǎn)換出的電信號進(jìn)行放大和恢復(fù)。光檢測器的功能：光信號的解調(diào)。光檢測器的類型：PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）。光接收機(jī)的靈敏度取決于噪聲特性（包括光檢測器的噪聲和電放大器的噪聲）和誤碼率指標(biāo)。APD是有增益的光電二極管適用于靈敏度要求較高的場合，但需采用復(fù)雜的溫度補(bǔ)償電路，故成本高；在靈敏度要求不高的場合，宜采用PIN管。光接收機(jī)中還有電的放大器、自動增益控制電路、均衡再生電路等。光中繼器組成——光電檢測器(核心)、放大器、再生判別電路、驅(qū)動電路、光源五部分組成。功能——將經(jīng)過一段光纖線路傳輸后產(chǎn)生了失真的光信號，進(jìn)行放大及再生后送入下一段光纖中傳送，從而可延長光信號傳輸距離。光纖通信優(yōu)點及缺點：具有強(qiáng)抗電磁干擾能力光導(dǎo)纖維是絕緣體材料,不受輸電線,電氣化鐵路及高壓設(shè)備等電器干擾,可以與高壓電線平行架設(shè),還可制成復(fù)合光纜。無串話,保密性好通信質(zhì)量高。線徑細(xì),柔軟,重量輕。可制成大芯數(shù)高密度光纜單芯光纜可安裝在飛機(jī),火箭,潛艇及航天飛機(jī)上優(yōu)點：節(jié)約有色金屬,原材料資源豐富可節(jié)約大量銅金屬。頻帶寬,通信容量大理論上講一根單模光纖可利用的帶寬達(dá)20THz(1THz=1012Hz)以上,現(xiàn)在最先進(jìn)的光纖通信系統(tǒng)達(dá)400GHz,而一路電話帶寬約占4KHz頻帶,一路彩色電視約占6MHz頻帶。損耗低,中繼距離長銅纜的損耗特性與纜的結(jié)構(gòu)尺寸及所傳輸信號的頻率有關(guān),光纜的損耗特性僅與玻璃的純度(或者說透明度)有關(guān),高質(zhì)量望遠(yuǎn)鏡的鏡頭其損耗超過500dB/km,目前通信用光纖的最低損耗達(dá)0.2dB/km。缺點：質(zhì)地脆,機(jī)械強(qiáng)度低；光纖切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)；分路、耦合不靈活；光纜彎曲半徑不能過小(>20CM)；在偏僻地區(qū)存在有供電困難問題。三、無線電傳輸隨著地震勘探的區(qū)域不斷向邊遠(yuǎn)和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的新探區(qū)延伸,探區(qū)地表條件越來越復(fù)雜,如森林,河流,沼澤,山區(qū)等等,有線遙測地震儀的使用受到限制,只有通過無線電通信的方式在采集站與中央主機(jī)之間傳送指令和數(shù)據(jù),現(xiàn)在的地震儀大都具有有線、無線兩種通信方式。無線通信介質(zhì)指的是不須通過線纜，通過空間傳輸信號。包括微波、激光、紅外線和短波等幾種。無線通信：利用電磁波可以在空間自由傳播的特性，通過調(diào)節(jié)電磁波的振幅、頻率或相位實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸信息。電磁波的種類與頻率范圍：無線電波：104～108(Hz)微波：108～1011(Hz)

紅外線：1011～1014(Hz)可見光：1014(Hz)紫外線：1014～1016(Hz)X射線：1016～1022(Hz)伽瑪射線：1022～1024(Hz)接收機(jī)接收天線饋線導(dǎo)行波導(dǎo)行波導(dǎo)行波導(dǎo)行波發(fā)射機(jī)發(fā)射天線饋線導(dǎo)行波導(dǎo)行波廣播、電視，還是導(dǎo)航、遙控遙測，都是通過電磁波傳遞信息來進(jìn)行工作的。因此以宏觀電磁理論為基礎(chǔ)，電磁信息的傳輸和轉(zhuǎn)換為核心的電磁場與電磁波工程技術(shù)將充分發(fā)揮其重要作用。下面以無線電通信系統(tǒng)為例來說明。

發(fā)射機(jī)對被傳送的原始信號進(jìn)行高頻調(diào)制，調(diào)制產(chǎn)生的信號稱為已調(diào)信號，經(jīng)過饋線送到發(fā)射天線，通過發(fā)射天線將其轉(zhuǎn)換成電磁波輻射出去；無線電波在空間傳播，到了接收端，電磁波在接收天線上感生高頻振蕩電流，再經(jīng)饋線將高頻振蕩電流送到接收機(jī)輸入回路，這就完成了信息的傳遞，再由接收機(jī)中的解調(diào)器恢復(fù)被傳遞的原始信號。在這個過程中，經(jīng)歷了電磁波的傳輸、發(fā)射、傳播、接收等過程。

傳輸——導(dǎo)行電磁波

發(fā)射和接收——天線

傳播——入射、反射、透射、繞射在無線電傳輸遙測地震儀中，傳輸系統(tǒng)除用來傳送中央主機(jī)的指令和采集站的數(shù)據(jù)外，還被用作野外生產(chǎn)人員和儀器車操作員的通信工具，因此，這種儀器無線電傳輸系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著傳送模擬信號和數(shù)字信號的雙重任務(wù)，所以有兩種信號調(diào)制：模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制。由于無線電波在空間傳播中，能量逐漸減弱，傳播距離越遠(yuǎn)，信號幅度衰減越大，所以傳輸距離看發(fā)射機(jī)發(fā)射功率的強(qiáng)弱和接收機(jī)接收信號的靈敏度而定。428XL數(shù)據(jù)傳輸距離達(dá)到了24公里。傳輸碼型NRZ碼、曼徹斯特碼（PE

）。中、短波發(fā)射天線微波接力天線一些常見的天線和饋線MMDS—A型微波天線MMDS—C型微波天線428XL使用的天線第二節(jié)傳輸線路實例

在這一節(jié),我們來介紹Sercel公司生產(chǎn)的428XL地震儀的通信網(wǎng)絡(luò)。428XL整體網(wǎng)絡(luò)稱為地震區(qū)域網(wǎng)，分為三大部分：

地面電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

中央控制單元網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)

地震區(qū)域網(wǎng)(SeismicArealNetwork)的核心思想：把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點概念引入到遙測地震儀系統(tǒng)中，從而將遙測地震儀系統(tǒng)作為一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對待，這樣，野外排列中交叉站、大線采集單元等地面電子設(shè)備都可以定為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并通過儀器系統(tǒng)軟件去控制和管理。

20世紀(jì)50年代，計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的緊密結(jié)合，形成了遠(yuǎn)程處理技術(shù)，又稱為聯(lián)機(jī)技術(shù)，這是由一臺主機(jī)和若干臺終端通過電話系統(tǒng)連接而成的，實現(xiàn)了主機(jī)和遠(yuǎn)程終端的通信。1969年，美國的ARPA(阿帕網(wǎng)，盡管ARPA網(wǎng)構(gòu)成了因特網(wǎng)的基礎(chǔ)，但它最終于1990年退役）網(wǎng)才真正實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的共享。1992年法國Sercel公司率先將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于遙測地震儀中生產(chǎn)出SN388數(shù)字地震儀，428XL地震儀是此公司2005年生產(chǎn)的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遙測地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用全新的鏈路技術(shù)和地震區(qū)域網(wǎng)絡(luò)遙測技術(shù)，不再受傳統(tǒng)遙測技術(shù)的局限性的限制，解決了復(fù)雜地區(qū)的施工問題，并且提高了數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和施工效率。該地震儀的地震區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由控制節(jié)點、記錄節(jié)點、數(shù)據(jù)緩沖節(jié)點和采集節(jié)點組成，它采用了被稱之為“OSI/RM（開放系統(tǒng)參考模型）”的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將采集系統(tǒng)的各個部分均視為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，各個節(jié)點之間按照通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，靈活可靠地實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的傳輸交換。OSI七層結(jié)構(gòu)：第一層：物理層第二層：數(shù)據(jù)鏈路層第三層：網(wǎng)絡(luò)層第四層：傳輸層第五層：會話層第六層：表示層第七層：應(yīng)用層第七層第六層第五層第四層第三層第二層第一層在地震區(qū)域網(wǎng)中，從交叉站開始使用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，測線內(nèi)部主要依靠OSI/RM協(xié)議進(jìn)行傳輸。428XL是完全基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。OSI/RM（開放系統(tǒng)參考模型）：為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，用來協(xié)調(diào)整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（將采集系統(tǒng)的各個部分視為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點）實現(xiàn)信息的發(fā)送、接收以及對通信過程進(jìn)行控制，從而使整個系統(tǒng)節(jié)點能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和共享網(wǎng)絡(luò)資源。此協(xié)議分為四層，由低到高：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。物理層：是硬件和軟件之間的接口，為網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點提供了傳輸數(shù)據(jù)的通路并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層：用于建立、維持和釋放網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)鏈路，使之對網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無差錯通道。網(wǎng)絡(luò)層：是整個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的核心，完成對傳輸通信的控制。在數(shù)據(jù)傳輸過程中它可靠的安排從交叉站到交叉站再到最終目的地的信息和路徑。傳輸層：也稱運輸層，是OSI協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中很關(guān)鍵的一層，將網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用之間的信息多路復(fù)用和多路解碼。4.2.1以太網(wǎng)在地震儀中的應(yīng)用以太網(wǎng)就是我們常說的局域網(wǎng)，采用最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。它不是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，是一種技術(shù)規(guī)范，它定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號處理方法。以太網(wǎng)可采用多種連接介質(zhì)：同軸電纜、雙絞線、光纜。雙絞線多用于從主機(jī)到交換機(jī)的連接；光纜主要用于交換機(jī)間的級聯(lián)和交換機(jī)到路由器間的點到點鏈路上。通常在OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層操作，該系統(tǒng)相對比較容易安裝，直接利用每個工作站網(wǎng)卡上的BNC-T型連接器，就可以將電纜從一個工作站連接到另一個工作站，完成網(wǎng)絡(luò)傳輸控制任務(wù)。以太網(wǎng)作為一種原理簡單、便于實現(xiàn)、價格低廉的局域網(wǎng)技術(shù)已成為業(yè)界的主流。一、以太網(wǎng)協(xié)議

428XL系統(tǒng)的中央控制單元各部分的控制信息和狀態(tài)信息使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行交換。

TCP/IP協(xié)議叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議，它是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。表面看，它包括兩個協(xié)議，但實際上是一組協(xié)議，包括上百個各種功能的協(xié)議，如：遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸和電子郵件等，而TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚€基本的重要協(xié)議。

TCP協(xié)議是傳輸層協(xié)議，它提供了數(shù)據(jù)流傳輸、可靠性、有效流控制、全雙工操作和多路復(fù)用技術(shù)。IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，包含尋址信息和控制信息，可使數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中路由。428XL的中央控制單元各部分之間使用的是IPV4版本協(xié)議?？傊琁P協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸；TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。二、以太網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)

在428XL系統(tǒng)中的以太網(wǎng)使用雙絞線電纜，該總線符合IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會

）802.3標(biāo)準(zhǔn)，由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，因此要保證其具備千兆傳輸規(guī)格，其特性是：1、長度：<200