《电信传输原理及应用》课后习题答案完整版

1、电信传输原理及应用课后习题答案2009-9-29i 目录第一章电信传输的基本概念. 1第二章金属传输线理论. 4第三章波导传输线理论. 7第四章介质光波传输理论. 13 第五章无线通信传输理论. 19 第六章移动通信传输信道的特性. 24 第七章微波通信传输信道的特征. 28 第八章卫星通信传输线路的特征. 32 1 第一章电信传输的基本概念1、什么是通信、电信和电信传输？电信号有哪些种类？各有什么特征？答：从广义上说， 无论采用何种方法， 使用何种传输媒质只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。电信号按照不同的角度可有不同的分类，按照电信号传载信息的形式的不同，可分为：模拟信号和数字信号

2、两种类型。模拟信号，是指模拟、仿照原有消息变化的电信号， 这种信号的幅度变化是时间的连续函数；数字信号在时间上和幅度上的取值都是离散的。 数字信号在传输上有很多优点， 最主要的是它的抗干扰性强。由于它是以 1、0 两种状态传输的，在接收端只要正确地判断是“1”或者是“0”，就等于完全取消了干扰。2、完整的电信传输系统是如何组成的？答：一个完整的电信传输系统除了必须具备传输信道部分外，还需要有用户终端设备、交换机、多路复用设备和传输终端设备（收发信机）等。3、电信传输有些什么特点？答： 一是传输信号的多频率； 二是电信传输的功率在有线传输的功率比较小，它一般只有毫瓦量级； 三是电信传输的效率，

3、由于电信传输是弱电传输， 其传输效率非常重要；四是电信传输离不开信号的变换。4、常用传输介质的结构及用途是什么？答：电信号的传输实质是电磁波的传播，传播方式分有线传播和无线传播两种，因此其传输介质也按此分类方式分为有线传输介质和无线传输介质。现有的传输线有架空明线、对称电缆、同轴电缆、金属波导管和光纤等；无线电传播的传输介质是对流层、平流层或电离层，传播方式有直射波，反射波，地波，散射波等。用途：（1）架空明线：架空明线是利用金属裸导线捆扎在固定的线担上的隔电子上，是架设在电线杆上的一种通信线路，现今多用于专网通信，如利用高压输电线实现载波通信；利用铁路电气汽车输电线实现载波通信等；2 （2）

4、对称电缆：市话对称电缆是由若干条扭绞成对（或组）的导电芯线加绝缘层组合而成的缆芯，外面包裹有保护层的一个整体。主要作为传统的话音通信介质，是当前电信接入网的主体；（3）同轴电缆：同轴电缆又称为同轴线对，属于不对称的结构。它是由内、外导体和内、外导体之间的绝缘介质和外护层四部分组成，同轴电缆主要用在端局间的中继线、交换机与传输设备间中继连接线、移动通信的基站发信机与天线间的馈线以及有线电视系统中用户接入线等；（4）金属波导：金属波导是用金属制成的中空的柱状单导体，金属波导常用于微波或卫星的收、发信机与天线间馈线使用；（5）光纤：光缆是由光纤、加强件和外户层构成。光纤是由纤芯、包层和涂敷层组成，光

5、纤作为传输介质主要优点是传输频带宽、通信容量大、传输损耗小、抗电磁场干扰能力强、线径细、重量轻、资源丰富等。为各种通信系统广泛使用，光纤目前是最理想的传输线。（6）无线信道：主要靠电磁波在大气层的传播来传递信息。5、以功率电平为例，请简述正电平、负电平和零电平的意义。答：由定义知，当0 xpp时，电平为零，其含义是该点的功率等于基准功率。当0 xpp时, 电平是负值 ,其含义是该点的功率小于基准功率。当0 xpp时, 电平是正值，其含义是该点的功率大于基准功率。对于绝对功率电平来说， 因为基准功率是 lmw，所以当1xpmw时，电平是正值，当1xpmw时。电平是零值，当1xpmw时，电平是负值

6、。6、试简述绝对电平和相对电平的意义以及两者之间的关系。答：所谓某点的电平， 是指电信系统中某一信号的实测功率（或电压、电流）值与某参考点的信号功率（或电压、电流）之比的对数值，某参考点的信号功率（或电压、电流）又称为基准功率（或基准电压、基准电流）。需指出的是：基准功率是基本不变的， 而基准电压或基准电流则是根据在某一阻抗上所获得的基准功率来确定的。 当阻抗变化时， 基准电压或基准电流也要随之而变化。求相对向平时所取的基准是不固定的， 被测量值和基准是相对的， 而绝对电平的基准是3 固定的。在电话通信中，绝对电平的基准参考点的阻抗0600r，功率是01pmw时，就可分别计算出绝对电压电平的基

7、准电压和绝对电流电平的基准电流。7、已知测试点的阻抗75lr，其电压为0.85v，试计算测试点上的绝对功率电平是多少？解：直接带公式计算有：000()()( )0.8560010lg20lg10lg20lg10lg9.83(dbm)()( )()0.77575xxpxrpmwuvvlp mwu vrv8、设电路某点的绝对功率电平为：（1）0.5np （2）-1.5np （3）-7dbm 试求该点的功率值。解： （1）将 0.5np 带入公式，计算得到2.72mw。（2） 带入上式得到 e(-3)mw；（3） 将-7dbm 带入()10lg1xpp mwldbmmw，计算得到 0.1995mw。

8、9、已知测试点功率为 0.2w，线路始端功率为 10mw，求测试点的相对功率电平值。解：直接带入公式得到：321()110.2 10lnln1.4982()210pp mwmwlnpnpnpp mwmw。10、已知测试点电压为0.7v，线路始端电压为0.2v，求测试点的相对电压电平值。解：带公式有：21( )0.7lnln1.253( )0.2puvvlnpnpnpuvv4 第二章金属传输线理论1、集总参数与分布参数有哪些异同？答：在低频传输时，常把传输线当“ 短线” ，可以认为传输线上所有的电场能都全部集中在了一个电容器c 中，磁场能都全部集中在了一个电感器l 中，把消耗的电磁能量集中在一个

9、电阻元件r 和一个电导元件 g 上，而连接元件的导线（传输线）则认为理想导线。常把这些独立存在的r、c、l、g 称为集总参数；随着传输信号频率升高，此时传输线已工作在“ 长线” 状态，当信号通过 “ 长线” 传输线所需要的传输时间与信号变化的一个周期所需要的时间接近时，即使在稳态工作情况下， 传输线上电压、 电流不仅随时间变化而且还随传输线的长度变化有关。因此沿传输线上的电压、电流表达式要用偏微分方程来表示；其次，传输线间的电阻、电感、电容以及电导不仅互不可分，而且沿线随机分布。常把传输线单位长度上的电阻r1、电感 l1、电容 c1、电导 g1，统称为传输线的分布参数。2、何为长线？何为短线？

10、答：当传输线的几何长度l 比其上所传输的电磁波的最小波长min还长，即100minl时，传输线称为长线，反之则为短线3、阐述金属传输线出现r、l、c 和 g 的原因及它们的物理意义。答：是因为利用这些电路参数和相应的var 关系，通过基尔霍夫定律对传输线上的信号进行研究， 可较为准确的列出传输线上任意一点的v 和i 的表达式。物理意义： r 取决于导线的材料和传输信号的频率；l 是由于变化的电流流经导体时， 导体内部及其周围出现变化的磁通而产生的，导线的磁通量与产生磁通的电流之比称为电感频率越高导线的电感越小；互相绝缘的平行双导线可以认为是电容器的两个极板， 从而产生电容 c， 线路的直径越大

11、， 双导线间距越近，线路越长时电容量越大； g 反映了双导线之间的绝缘情况，电导值越大导线之间绝缘越差，漏电越严重。4、传输线的特性阻抗和传输常数代表什么意义？答：传输线的特性阻抗是线上任意一点的电压入射波和电流入射波的比值，或电压反射波同电流反射波比值的负值。5 传输常数代表了信号的电磁波沿均匀匹配线路传输时，一个单位长度回路内在幅值和相位上所发生的变化的程度。5、当 zc=zl 时，传输线处于什么工作状态？传输线具有什么特点？答：传输线处于行波工作状态，特点如下：1、传输线上只存在入射波而无反射波，电压波或电流波处于纯行波状态；2、电压波和电流波同相，其值之比为传输线的特性阻抗cz；3、有

12、传输线任意截面处向终端负载方向看进去的输入阻抗inczz；4、因没有发射，始端向终端方向传输的功率，全部被负载吸收，传输效率高。6、当 zc zl时，传输线处于什么工作状态？传输线具有什么特点？答：此时传输线上既有行波，又有驻波，构成行驻混合波状态。7、通信回路的串音损耗与串音防卫度的物理意义是什么？答：串音损耗是表征主串回路对被串回路影响大小的量，其值越大， 则串音功率越小，对相邻回路的串音干扰越小；反之，串音干扰越大。串音防卫度表明被串回路本身对外来干扰的防卫程度，串音防卫度越大，则防卫能力越强。8、若已知 f=5mhz，同轴电缆回路的一次参数：电阻kmr/501，电感kmmhl/2.01

13、，电导kmsg/151，电容kmnfc/331。试求该同轴电缆的二次参数。解：特性阻抗31910.2 1077.8533 10clzc衰减常数和相移常数为：1111118.68622rcgldb kmlc963395033 1015 100.2108.68620.210233102.79db km或者不乘以 8.686 可得： 0.321714np/km 6391111225 100.21033 1080.71l cfl crad km6 2.7980.71jj9、设某平行双导线的直径为2mm，间距为 8mm，周围介质为空气，求其特性阻抗。解：首先求221lndddld，1122lncdddd

14、11ln0.186clzc10、设某同轴线的外导体内直径为20mm，内导体外直径为10mm，求其特性阻抗；若在内外导体之间填充 为 2.20 的介质，求其特性阻抗。解：(60)*ln()41.59czrd d当填充介质后，(60)*ln()28.04czrd d。7 第三章波导传输线理论1、波导为什么不能传输tem 波？答：因为若金属波导中存在tem 波，那么磁力线应在横截面上，而磁力线应是闭合的， 根据右手螺旋规则， 必有电场的纵向分量ze，即位移电流zet支持磁场，若沿此闭合磁力回线对 h 做线积分，积分后应等于轴向电流（即） 。2、波导波长与工作波长有何区别？答：波导中某波型沿波导轴向相

15、邻两个点相位面变化2( 一个周期 t) 之间距离称为该波型的波导波长，以p表示。而工作波长是由不同的信号波所特有的，与自身性质有关。3、一空气填充的矩形波导，其截面尺寸a = 8cm, b = 4cm ，试画出截止波 c 长的分布图，并说明工作频率f1=3ghz 和 f2=5ghz 的电磁波在该波导中可以传输哪些模式。解：根据公式2222()()cckmnab可以得到，222222164()()cckmnmnabcm。图略。由3zfgh得，893 100.1()3 10cmf而各模式的截止波长为，1020.16cteam0120.08ctebm221122222 2227.2 104.3 10

16、0.074m(7.210 )(4.3 10 )ctmabab可见，该波导在工作频率为3ghz 时，只能传输10te波。8 4、若将 3cm 标准矩形波导 bj-100 型（a = 22.86mm , b10.16mm）用来传输工作波长 0= 5cm 的电磁波，试问是否可能？若用bj-58 型（a =40.4mm, b = 20.2mm）用来传输波长 0= 3cm 的电磁波是否可能？会不会产生什么问题？解： （1）首先考虑 te 10波，100245.724.5cteammcm因此，不能用来传输波长 5cm 的电磁波。（2）同上，100280.8cteamm因此可以传输。5、设有标准矩形波导bj

17、-32 型，a=72.12rnm, b34.04mm (1)当工作波长 =6cm 时，该波导中可能传输哪些模式？(2)设 0=10cm 并工作于 te10 模式，求相位常数 、波导波长 p、相速度vp、群速度 vg、和波阻抗 zte10 解： （1）102144.24cteamm可以传输；01268.08ctebmm可以传输207.26cteacmcm可以传输2222222()()()()ccabkmnbmanabm=1,n=1：22260.76()()cabmmcmbman，可以传输 te11和 tm11波；m=1,n=2：222336()()cabmmcmbman，不能传输；m=2,n=1

18、：22249.56()()cabmmcmbman，不能传输。因此，只能传输 te10、 te11和 tm11、。te20（2）221()c，其中102144.24cteamm，带入公式解得，37.797。6、在 bj-100 型的矩形波导中传输频率f =10ghz 的 te10 模式的电磁波。(1）求 c 、 、p、和 zte10(2)若波导宽边 a增大一倍，上述各量如何变化？9 (3)若波导窄边尺寸b 增大一倍，上述各量又将如何变化？(4)若波导截面尺寸不变， 但工作频率变为 15ghz，上述各量又将如何变化？解： （1）10245.72cteamm，221()1.58c，823.98*10

19、/1()pccvm s，2120499.581()tecz（2） （3） （4）方法同上。7、有一空气填充的矩形波导工作于te10 模式，其工作频率为10ghz，已测得波导波长 p 4cm，试求：(1)截止频率 f,和截止波长 c ；(2）相速度 vp、群速度 vg 和波阻抗 zte10；解： （1）由公式21()pc得到4.54ccm，则83*106.6140.0454cccfghz；（ 2 ）984*10*104*10/ppvfcmm s，282.25*10/gpcvmsv，1032120120*2.83*101()tepcczv。8、有一内充空气， ba f1.2fc1 fc1=c/2a

20、; fc2=c/2b 10 0.8*c/2b f1.2* c/2a or 0.8*c/2a f1.2* c/2a so : a6cm，b4 cm 9、设有空气填充的内直径为5cm 的圆形波导，试求：(1) te11, tmo1 和 te01,模式的截止波长；(2)当工作波长分别为7cm, 6cm和 3cm时，波导中可能存在哪些模式？(3) 0为 7cm 时主模的 、vp、vg、p 和波阻抗。解： （1）直接查表有113.413.41*2.58.525cteacmcm；012.622.62*2.56.55ctmacmcm；011.641.64*2.54.1cteacmcm（2）当工作波长为 7c

21、m 时，113.413.41*2.58.5257cteacmcmcm，故可以存在。212.062.06*2.55.157cteacmcmcm，故不可以存在。012.622.62*2.56.557ctmacmcmcm，不可以存在。综上，在工作波长为7cm时，波导中只能存在te11波。同理可知，在工作波长为6cm 时，可以存在的模式为te11 波和 tm01 波；在工作波长为 3cm 时，可以存在的模式为te11、te21、te01、te31、tm01、tm11 以及 tm21。（3） 0 为 7cm时主模为 te11 波， 且有113.413.41*2.58.525cteacmcm，222227

22、1()1()51.237*108.525c；8223*105.26e+8m/s71()1()8.525pccv；28271()3*101()1.7e+8m/s8.525gcvc；212.265cmp；11 2120660.51()tecz。10、 空气填充的圆形波导中传输主模， 已知工作频率 f = 5ghz, o / c= 0.9， 试求：(1)该波导的内直径；（2）和 p解： （1）f = 5ghz, o / c= 0.9知，06.670.90.9cccmf因为是传输主模，则为te11 波，有 6.67cm=3.41a得到 a=1.96cm，则内直径为 2a=3.92cm。（2）92228

23、222 *5*101()1()1(0.9)45.653*10ccfc；213.76cmp11、设计一圆波导，工作波长=7 cm ，只容许 te11波传输。解： 在波导中单模传输的条件是： 2.62a 3.41a 。 得到 2.053cma2.672 。即只要满足圆波导的a 在上述范围内，即可保证为单模传输，也即只容许te11波传输。12、有一空气同轴线的截面尺寸a =10mm, b = 40mm 。(1)计算 te11, te01 和 tm01 三种模式的截止波长；(2)当工作波长 0=10cm 时，求 tem 模和 te11模的相速度。解：（1）11()15.71ctebacm，012()6

24、ctebacm；012()6ctmbacm（2）同轴线中相速度等于相应介质中波的传播速度。所以有8113*10/ptemptevvvm s在 tem 模中的截止波长为c所以pvc同轴线中相速度等于相应介质中波的传播速度 对于te11 83 . 8 91 0/1pccvms13、有一同轴线内导体的半径a=0.5mm，b=1.75mm，若绝缘材料的介电常数为12 1。该同轴线的特性阻抗为多少？并计算单模工作的工作频率范围。解：601.75ln75.17()0.51cz单模传输有 c/f(b+ a)，代入数据得 fvc时，该模式在传输中不会截止；若vvc时，此模式截止。6阶跃型光纤的单模传输条件是什

25、么？答：通常把只能传输一种模式的光纤称为单模光纤，单模光纤只传输一种模式即基模lp01或 he11，所以它不存在模式色散且带宽极宽，一般都在几十ghz km 以上，可实用于长距离大容量的通信。要保证单模传输，需要二阶模截止即让光纤的归一化频率v 小于二阶模 lp11归一化截止频率，从而可得：0vvc(lp01)=2.4048这一重要关系称为 “ 单模传输条件 ” 。7什么是单模光纤的截止波长？写出表达式。答：通常把只能传输一种模式的光纤称为单模光纤，单模光纤只传输一种模式即基模 lp01或 he11。对某一光纤，每个模式，都对应有一个截止波长c，当工作波长c时，该模式可以传输；当c时，该模式就

26、截止了。对于单模光纤，其截止波长为c=2 n1(2 )1/2a/vc。8光纤产生的原因及其危害是什么？9光纤损耗和色散产生的原因及其危害是什么？为什么说光纤的损耗和色散会限制系统的光纤传输距离？答：造成光纤损耗的原因很多，主要有吸收损耗、散射损耗和附加损耗。吸收损耗是光波通过光纤材料时，一部分光能被消耗 （吸收）转换成其他形式的能量而形成；散射损耗是由于材料的不均匀使光散射将光能辐射出光纤外导致的损耗；附加损耗属于来自外部的损耗或称应用损耗，如在成缆、 施工安装和使用运行中使光纤扭曲、 侧压等造成光纤宏弯和微弯所形成的损耗等。光纤的损耗将导致传输信号的衰减，光纤损耗是决定光纤通信系统中继距离的

27、主要因素之一。15 光纤的损耗将导致传输信号的衰减，所以把光纤的损耗又称衰减。 当光信号在 光 纤 中 传 输 时 ， 随 着 距 离 增 长 光 的 强 度 随 之 减 弱 ， 其 规 律 为 ：10/)(10)0()(zpzp；在光纤中，信号的不同模式或不同频率在传输时具有不同的群速度，因而信号达到终端时会出现传输时延差，从而引起信号畸变， 这种现象统称为色散。对于数字信号，经光纤传播一段距离后，色散会引起光脉冲展宽，严重时，前后脉冲将互相重叠，形成码间干扰，导致误码率增加。因此，色散决定了光纤的传输带宽，限制了系统的传输速率或中继距离。10光纤中都有哪几种色散？解释其含义。答：根据色散产

28、生的原因，光纤的色散主要分为：模式色散、材料色散、波导色散和偏振模色散。下面分别给予介绍。模式色散一般存在于多模光纤中。因为，在多模光纤中同时存在多个模式，不同模式沿光纤轴向传播的群速度是不同，它们到达终端时，必定会有先有后，出现时延差，形成模式色散，从而引起脉冲宽度展宽；由于光纤材料的折射率随光波长的变化而变化，使得光信号各频率的群速度不同，引起传输时延差的现象， 称为材料色散。 这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的线谱宽度；波导色散w是针对光纤中某个导模而言的，在不同的波长下，其相位常数不同，从而群速度不同，引起色散。波导色散还与光纤的结构参数、纤芯与包层的相对折射率差等多方面的

29、原因有关，故也称为结构色散；对于理想单模光纤，由于只传输一种模式（基模lp01或 he11模） ，故不存在模式色散， 但存在偏振模色散。 偏振模色散是单模光纤特有的一种色散，偏振模色散的产生是由于单模光纤中实际上传输的是两个相互正交的偏振模，它们的电场各沿 x，y 方向偏振，分别记作 lpx01和 lpy01，其相位常数x，y不同（xy） ，相应的群速度不同，从而引起偏振色散0。11.已知渐变型光纤纤芯的折射率分布为aarnrnr0)(21)0()(2求: 光纤的本地数值孔径na(r) 。16 解：2222na(0)2 1() rrnrnna， 0ra12均匀光纤芯与包层的折射率分别为：nl1

30、50，n2145，试计算：（1）光纤芯与包层的相对折射率差 ？（2）光纤的数值孔径na？（3）在 1km 长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差max？（4）若在 1km 长的光纤上 ,将 max减小为 10ns/km, n2应选什么值 . 解： （1）222121()/ 23.28e-2nnn；（2）22120.384nann；（3）由 n1sin1=n2sin2可求出 sin1为 1.45/1.5，则列出方程并解得此时所走的光程为 1.034483km，max=（1.034483-1）/c=1.1494e-7s/m 。更正：max11/(sin)/()cccllnn则11max2(

31、1)lnncn= （1000*1.5 ）/(3.0*108) * (1.5/1.45 - 1) =172.35ns （4）由题可以先求出光走的光程l=1003m。sin1=1/1.003= n2/1.5，带入数据得到， n2=1.4955。更正：由公式11max2(1)lnncn可得，max211/(1)cnnln代入数据可得 : 2n1.497 13. 已知阶跃光纤纤芯的折射率nl1.465，相对折射率差= 0.01 ，纤芯半径 a25m 试求: 17 lpol、lpo2、lp11和 lp12模的截止波长各为多少？解：查表可以得到对应的vc值分别为： 0，3.8317，2.4048，5.52

32、01，分别 带 入 公 式c=2 n1(2 )1/2a/vc， 得 到 以 下 各 值 ： 无 截 止 波 长 ；9.624 m(8.493m )；13.533 m；5.896 m。14. 阶跃光纤，若 nl1.50, 0=l.3 m，试计算（1）若 = 0 25，为了保证单模传输，其纤芯半径a应取多大？（2）若取 a=5m ，为保证单模传输， 应取多大？解： （ 1）单 模传 输的 条 件，102202.4048n a，将 数据 带入 解出0a0.469 m。（2）102202.4048na，带入数据得到， 0 0，时， rer， 此时电波射线折射向上弯曲，与地球弯曲方向相反，故称负折射。当

33、dndhr，此时电波射线折射向下弯曲，与地球弯曲方向相同，故称正折射。在正折射中，k称为临界折射。k=4/3， =4r称为标准大气折射； k0， r 时称为超折射现象。 当dndh= 0，k1 时，rer，此时大气折射指数不随高度变化，大气为均匀介质，射线轨迹为一直线，相当电波射线的曲率半径，故称无折射。7、大气和地面造成了几种衰落？衰落产生的原因以及抗衰落所采用的技术有那些？答：当电波传播空间的参数变化时，收信端的收信电平会偏离设计值，称为传播衰落。 引起衰落的原因是多方面的，大体上可以归为两大类： 第一类是由气22 象条件的不平稳变化引起的， 如大气折射的慢变化， 雨雾衰减以及大气中不均匀

34、体的散射等引起的衰落； 第二类是由多径传播引起的衰落。由于气象条件不平稳变化，使传播发生异常，可能出现多条传播路径这就称为多径传播。这时到达接收天线的几条射线在垂直天线口面上的相位不可能完全相同，产生相互迭加干扰，使合成信号产生或深或浅的衰落。抗衰落一般采用分集技术和自适应均衡技术来实现。主要技术有分集技术和自适应均衡。8、微波和卫星通信中将采用哪些抗衰落技术？答：在微波和卫星通信中， 主要采用的是分集技术和自适应均衡技术来实现抗衰落。9、无线（如卫星、移动通信）中将采用哪些抗衰落技术？答：减少通信距离；增加发送功率；调整天线高度；选择合适路由；在移动通信中采用微蜂窝、 直放站；采用分集技术、

35、 均衡技术、瑞克技术、纠错技术等。10、简述码分多址的工作原理。答：码分多址（ cdma ，code division multiple access）是一种利用信号结构的正文性来鉴别有用信号的多址方式。在码分多址(cdma) 系统中，站址的划分是根据各站的码型结构不同来实现的。各地球站可以便用相同的载波频率，占用同样的射频带宽，在任意时间内发射信号。一般选择伪随机(pn)码作地址码。一个地球站发出的信号，只能用与它相关的接收机才能检测出来。11、已知发信功率 pt =10w，工作频率 f = 4. 2ghz，两微波站相距 50km, gt=1000倍，gr =38db , 收、发天线的馈线损

36、耗 lr= lt =3db 。求：在自由空间传播条件下接收机的输入功率电平和输入功率。解：23410lg10lg()32.4520lg 50()20lg 4.2*10 ()138.89tprpdfldbpckmmhzdb将 pt=1w 换成电平值，1000010lg401tmwpdbmmw()()403038-3-3-138.89-36.89dbmrttrrtppdbmpdbmgglll/1013.8891010 10w1.29e-13()plrtppw23 12、已知两微波站相距46km，反射点离发端 18km，且天线高度恰好满足自由空间的余隙 h0，通信频率为 6ghz，地面反射因子 0.

37、7。求：天线的自由空间的余隙 h0和衰落因子 lk 解：首先求 f1，12118*(4618)23.446d dcfmdf010.5770.577*23.413.5hfm13、 某微波传输信道， 发射天线的增益为32db，接收天线的的增益为20db，收发距离为 24500 km，载波中心频率为6.904ghz，求该信道的基本传输损耗为多少?若发射功率为 25w,接收机的接收到的功率为多少? 解： （1）/32.4520lg()20lg()()()32.4520lg 24500()20lg 6904()32()20()145ptrld kmf mhzgdbgdbkmmhzdbdbdb（2）/10

38、14.5141025 107.9 10()plrtppw14、已知在自由空间传输条件下接收机的收信功率p=-35dbm，在传输途中有如图 5-7 所示的刃形障碍物，且hc= -0.5f1 (f1是第 1 费涅耳区半径 ) ，求此时收信功率电平。解：由 hc= -0.5f1可知 hc/ f1= -0.5，查图得到损耗为l=12db，此时的接收功率电平为p=-35-12= 一 47dbm。24 第六章移动通信传输信道的特性1、何谓移动通信？答：所谓移动通信，就是通信的一方或双方是在移动中实现通信的。2、移动通信的信道有些什么特点？答：移动通信的传输特点：1、必须利用无线电波进行信息传输；2 是在复

39、杂的干扰环境中进行的传输；3 频谱资源非常有限； 4、传输效果涉及的因素众多。3、移动通信的工作方式有哪几种？各有什么特点？答：移动通信的工作方式分为单工通信方式和双工通信方式。所谓单工通信方式， 是指通信双方都能收发消息， 但不能同时进行收和发的工作方式， 消息只能单方向进行传输； 所谓全双工通信， 是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。 在这种方式下， 双方都可同时进行收发消息，全双工通信的信道必须是双向信道。4、gsm 移动通信系统由几部分组成？每部分的作用是什么？答： 移动通信系统一般由移动台（ms） 、基站子系统（ bss） 、移动交换子系统（ mss）以及与其他网（如pst

40、n、internet 等）相连的中继线等组成。移动台或移动终端（ mt）是移动通信系统不可缺少的一部分，它有手持机和车载台等类型。 目前，移动终端除基本的电话业务以外，还可为用户提供一些数据业务、多媒体业务和移动增值业务等非话音业务。基站子系统包括一个基站控制器(bsc)和由其控制的若干个基站收发信机(bts)或基站（ bs） 。基站子系统负责管理无线资源，实现固定网与移动用户之间的通信连接，传送或接收系统信号和用户信息。发信机（bts）与基站控制器（bsc）之间采用有线中继电路传输信号，有时也可采用微波中继方式。移动交换子系统 (mss)主要包括移动交换中心 (msc/gmsc)、归属位置寄

41、存器(hlr)、访问位置寄存器 (vlr) 、认证中心 (auc)、短消息业务中心 (smc)等。移动交换中心主要用来处理信息的交换和整个系统的集中控制管理，负责交换移动台各种类型的呼叫， 如本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫， 提供连接维护管理中心的接口，还可以通过标准接口与基站子系统、其他 msc、固定电话网 （pstn）/internet 等外部网络连接。为有效地提供分组数据业务，现在移动交换子系统还25 包括相应的分组业务节点，如sgsn,ggsn等。在现有的移动通信网络中，移动台与基站通过无线链路建立连接，然后通过地面电路连接到移动业务中心（msc） ，再通过网关移动业务中心（gmsc）

42、接入公共电话交换网络（ pstn）或其它的公共陆地移动网络（plmn ） 。在这种网络中，移动性管理是通过hlr/vlr 结构实现的。5、指出移动通信的传输特点。答：移动通信是在复杂的干扰环境中进行的传输。无线电波传输方式具有复杂性、开放性。移动通信系统的移动台和基站台所发射的微波段的无线电波，在传播中不仅存在大气 （自由空间） 传播损耗， 还有经多条不同路径来的众多反射波合成的多径信号产生的多径衰落。地形构造、粗糙程度和各种建筑物的阻挡、屏蔽作用以及散射和多径反射等的影响都将使信号发生衰落。6、阐述频分双工和时分双工的区别和各自特点。答：区别：在频分双工中，收发用不同的频段，但时间上连续收发

43、；在时分双工方式中，收发用同一频段，但通过不同时间段进行收发。各自特点：在 fdd 方式中，接收和传送位于分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收和传送信道。在tdd 方式中接收和传送是利用同一频率信道的不同时隙实现的，用保证时间来分离接收与传送信道。7、叙述典型移动通信系统的主要工作频段。答：gsm 采用的是 900mhz 频段， is-95 采用的是 800mhz，分配给第三代移动通信的是 2ghz。8、介绍产生阴影效应和多径效应的原因。答：当电磁波在传输路径上遇到高矮、位置、占地面积不等的建筑物，起伏的地形、山峰和森林等阻挡时， 会形成电磁场的阴影， 移动台通过这些阴影时就会造成接

44、收场强中值的变化，这就是产生阴影效应的原因。实际中接收点的电波是直射波、反射波、绕射波和散射波的合成， 由于每条传播路径各不相同， 各路径信号的时延也各不相同， 接收点信号的矢量合成的结果就形成接收点场强瞬时值的快速、 大幅度的变化，这就是引起多径效应的原因。9、给出按照多径信道特征参数不同划分的信道分类。答：可以分为 3 类： （1）平坦衰落信道和频率选择性衰落信道； （2）快衰落26 信道和慢衰落信道；（3）空间选择性衰落信道和非空间选择性衰落信道。10、简述噪声的分类和特性。答：噪声分为内部噪声和外部噪声，内部噪声只要是设备本身产生的噪声，而外部噪声才是真正对移动信道的影响较大的噪声。1

45、1、解释邻道干扰、同频道干扰、互调干扰、远近效应和符号间干扰。答：邻道干扰是指相邻的或邻近频道之间信号的相互干扰。同频道干扰是指所有落到接收机同带内的与有用信号频率相同或相近的无用信号的干扰。互调干扰是指试传输信道中的非线性电路产生的。远近效应是指近处无用信号压制远处有用信号的现象。符号间干扰是由于数字脉冲的扩展造成相邻符号的重叠，从而产生的干扰。12、基站天线有效高度为50m，移动台天线高度为2m，由 r0=10km 和要求的有用信号和干扰信号的比s/i =22 db，试求同道再用距离d。解：55.3104022ddsikmdddsi5.4510)1(13、当一个基站同时接收两个移动台发来的

46、信号，一个移动台离基站为0.1km，另一个离基站为 10km ，单位路径损耗相等， 试求其近端 远端比干扰。解：近端 远端比干扰)(801.010lg4021dbrdd14、已知市区移动台的工作频率为350mhz，其接收机带宽为16khz，试求接收机输入端的人为噪声功率为多少dbw? 解：基准噪声功率： n0=10 lg kt0bn=10lg（1.38 10 -23 290 16 10 3）= -162dbw 由查表得市区人为噪声功率系数在频率为350mhz 时的 fa=27db，故接收机输入端的平均人为噪声功率：n=fa+ n0= -162 dbw +27db=-135 dbw 。15、某一

47、移动信道，工作频段为450 mhz，基站天线高度为50 m，天线增益27 为 10 db，移动台天线高度为3m，天线增益为 0 db；在市区工作，传播路径为中等起伏地，通信距离为10km。试求： (1)传播路径损耗中值；(2)若基站发射机送至天线的信号功率为20 w， 求移动台天线得到的信号功率中值。解：(1）根据已知条件，带入公式直接求得自由空间传播损耗1 0 5. 5 d b2 0 l g 4 5 02 0 l g 1 03 2. 4 5)(lg20)(lg2045.32mhzfkmdlp由图 6-19 查得市区基本损耗中值 : am（f,d）=27db 由图 6-20(a）可得基站天线高

48、度增益因子:hb(hb,d)=-12db 由图 6-20(b）移动台天线高度增益因子: hm(hm,f)=0db 把上述各项代入式 (6-23)，可得传播路径损耗中值为1 3 4. 5 d b0-( - 1 2 )-27105.5),(),(),()(fhhfhhdfaldblmmbbmpt（答案计算）修改：144.5db0-(-12)-27105.5),(),(),()(fhhfhhdfaldblmmbbmpt（2）移动台天线得到的信号功率中值pp：2tptrttrt()()(,)(,)(,)4p -lg g-(, )(,)(,)p g g-l10lg2000-134.5-118.5dbw-

49、121.49dbmpttrmbbmmmbbmmpdbpg gaf dhhfhhfdaf dhhfhhfpp(db)10lg20100-134.5-81.28dbw(修改的值 )16、已知干扰的频率 fa=150.2mhz、fb=150.1mhz、fc =150.0mhz。问当某用户移动台的接收频率为150.3mhz 时，能否产生三阶互调干扰? 解：由式（ 6.21）得2fa fb =150.3 mhz ；fa + fbfc =150.3 mhz，由此可知，它既受两信号三阶互调干扰，又受三信号三阶互调干扰。28 第七章微波通信传输信道的特征1、 简述微波中继传输应用情况。答：当前微波中继传输系统

50、的应用主要有准同步数字系列（pdh）微波传输系统，同步数字系列（sdh）微波传输系统。其中以sdh 微波中继传输系统的应用最为典型。 具体的应用有： 微波中继传输系统在电信网中的应用，微波中继传输系统移动通信网中的应用。2、 简述余隙的概念以及在工程中的选择条件。答：障碍物顶部至 tr（t 为发射点， r 为接收点）线的垂直距离hc 称为余隙。3、 简述微波通信常用频率。答：300mhz-3000ghz 4、 简述微波常用天线的种类及其特点。答：卡赛格林天线结构、抛物面天线结构、喇叭天线结构、微带天线结构、智能天线结构。5、 .数字微波的线路噪声分为哪几种？各包括哪几种？答：热噪声、各种干扰噪

51、声波、波形失真噪声等其他噪声。6、 微波天线高度的选取应考虑哪些因素？答： （1）云、雾、雨等小水滴对微波能量的热吸收以及氧分子对微波的谐振吸收。（2）云、雾、雨等小水滴对微波的散射情况。（3）对流层温度、压力、水汽含量等因素。7、 已知微波发信功率4w，工作频率 4000mhz，微波两站相距50km，发射天线的增益为 30db， 接收天线的的增益为25db， 收发两端馈线系统损耗 lr=2 db, lt=1 db ，传输路径上障碍物的尖峰好落hc=0，求：实际微波接收机能接收的功率 pr。解：自由空间损耗 l p为：l p=32.45+20lgd(km)+20lg(mhz)-gt(db)-g

52、r(db) =32.45+33.97+72.04-30-25 29 =83.46db 自由空间下接收功率：pro(dbm)=pt(dbm)-(lr+lr+l p)db=10lg4000-2-1-83.46=-50.44dbm 易知l=6db 。微波接收机实际接收功率为：pr(dbm)=pro(dbm)-l(dbm) =-50.44dbm-6db=-56.44dbm 8.(1)设反射点分别为c 点和 g 点。各点至 ab 的垂直距离为 h1 和 h2。通过 e 点作地球的直径 de，hde。 因 hde,ef2r,故可得：h1:d2=d1:2r h1=d1d2/2r0.04218km 同理： h

53、2=0.045km (2)考虑到大气折射 k=4/3 时，上述情况下c 点等效地面突起高度为 : he1=d1d1/2re=d1d2/2kr 0.03164km 同理， g 点等效地面突起高度为：he2=d1d2/2re=d1d2/2kr=0.03375km 。8、 若两相邻微波站 a、b 相距 48km，反射点距 a 站 18km 和 24km，求此两种情况下的地面突起高度h1 和 h2 各是多少？若又考虑大气折射时的k 值为4/3，再求上述两种情况下的等效地面突起高度he1和 he2各是多少 m？解：9、 设微波中继通信采用f10ghz，站距为 50km，路径为光滑球形地面，收发天线最小高

54、度，如图7-12所示。求（ 1）不计大气折射 k=1，保证自由空间余隙 h0 时，等高收发天线的最小高度； （2）在 k4/3 时，收发天线最小高度。30 解： （1）地形为光滑球面，地球半径6370 km ，线路中点之地面凸起高度h最大，可设中点为反射点（一般以地形最高点为反射点），d1=d2=25km,而893*100.0310*10cmf，于是自由空间余隙为：6120130.03*25*25*100.5770.5770.57711.1750*10d dhfmd，当 k=1 时，地面凸起高度：612325*25*1049.0622*6370*10*1ed dhmrk确定收发天线高度时，应使

55、地面凸起高度最大处还留有h0的传播空间，故min011.1749.0660.23ehhhm（2）k4/3 时，地面凸起高度：612325*25*1036.79422*6370*10*3ed dhmrkmin011.1736.7947.96ehhhm10、已知某数字微波通信系统的技术指标如下：理论载噪比20db，固定恶化=4 db，在室温下（ 290k） ，接收机的噪声系数2.1，接收机的等效带宽=26.8mhz，试计算出该系统的门限载波信号功率电平值。解：噪声功率nnfktob=2.1*1.38e(-23)*290*26.8e6=2.25e-13w。20218cccdbnnn门限理论恶化量，所

56、以有31810lg( 2.25e-13*10)78.47cdbm门限11、已知一个 6ghz 的 sdh 155mbit/s 系统的传输信道参数如下：发射机的发射电平等于42dbm，收、发端天线增益各为43db，单端馈线损耗 lf 2.5db，附加损耗 lc=2.5db ，信道的频带宽度为25.833mhz，实际门限载噪比c/n 25.1db，噪声系数 2db，收发两端之间的距离 60km。试计算出系统的平衰落储备是多少？31 解：根据公式dfllnncbgpdbmcffatfilg20lg20 2 2lg10 2lg106 .51)(实际门限，直接带入数据解得，()51.6 10lg2 10

57、lg2 2 20lg20lg51.6 12 2*43 10lg25.83323.1 2 2*2.5 2*2.5 20lg6 20lg6049.252dbfitaffccmdbpgbnllfdn实际门限32 第八章卫星通信传输线路的特征1. 简要叙述卫星通信的主要优缺点；与光纤通信相比，你认为卫星通信系统适合什么样的应用领域。答：卫星通信的主要优点是：（1）通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。（2）不易受陆地灾害影响。（3）建设速度快。（4）易于实现广播和多址通信。（5）电路和话务量可灵活调整。（6）同一通信可用于不同方向和不同区域。主要缺点是： （1） 由于两地球站向电磁

58、波传播距离有72000km，信号到达有延迟。（2）10ghz 以上频带受降雨雪的影响。 （3）天线受太阳噪声的影响。主要应用领域：（1）机内通信服务（2）卫星导航的定位应用（3）卫星导航在运输上的应用（ 4）卫星导航在非运输上的应用（5）数字电影 （6）卫星无线电 （7）卫星遥感业务2. 卫星通信系统由哪几部分组成? 它们各自的作用如何? 卫星转发器的主要功能是什么 ? 答：一个静止卫星通信系统由空间分系统(通信卫星 )、地球站分系统、跟踪遥测与指令分系统（ tt&c ，tracking,，telemetry and command station ）和监控管理分系统（ scc，sat

59、ellite control center）四大部分组成。跟踪遥测与指令分系统又称为测控站，它是受卫星控制中心自直接管辖的、卫星测控系统的附属部分。 它与卫星控制中心结合， 其任务是： 检测和控制火箭并对卫星进行跟踪测量；控制其准确进入静止轨道上的指定位置；待卫星正常运行后，定期对卫星进行轨道修正和位置保持； 测控卫星的通信系统及其他部分的工作状态，使其正常工作；必要时，控制卫星的退役。监控管理分系统又称卫星控制中心，它的任务是对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制，例如对卫星转发器功率、 卫星天线增益以及各地球站发射的功率、 射频频率和带宽等基本通信参数进行监控，以保证正常通信

60、。跟踪遥测与指令分系统和监控管理分系统构成了卫星测控系统。一个测控系统一般是由以卫星控制中心为主体的卫星控制系统和分布在不同地区的多个测33 控站组成。地球站是卫星传输系统的主要组成部分，所有的用户终端将通过它接入卫星通信线路。根据地球站的大小和用途不同，它的组成也有所不同。概括地说，卫星通信系统由空间段和地面段两部分组成。空间段以卫星为主体，并包括地面卫星控制中心scc和跟踪、遥测和指令站tt&c ，在 ttc 站与卫星之间，有一条控制和监视的链路对卫星进行监控。卫星星载的通信分系统主要是转发器，现代的星载转发器不仅仅能提供足够的增益（包含从上行频率到下行频率的频率变换），而且具有（再生）处理和交换