《电信传输原理及应用》习题 答案完成版

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，无论采纳何种方法，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。电信号依据不同的角度可有不同的分类，依据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推断是“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

2、如何组成的？答：一个完整的电信传输系统除了必需具备传输信道部格外，还需要有用户 终端设施、交换机、多路复用设施和传输终端设施(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拟小, 它一般只有毫瓦量级；三是电信传输的效率，由于电信传输是弱电传输，其传输 效率特别重要；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

3、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：架空明线：架空明线是采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， 如采用高压输电线实现载波通信；采用铁路电气汽车输电线实现载 波通信等；0.8*c/2bfl.2*c/2a or O.c/y/2a f1.2* c/2aSo : a6cm, b 1cm ,故可以存在。 C 1 lL 1 1= 2.06。= 2.06* 2.5cm = 5.15cm 7cm ，故不行以存在。v J 乙 147Moi - 2.624/ = 2.62 2.5cm = 6.55cm 7cm

4、 ,不行以存在。综上，在工作波长为7cm时，波导中只能存在TEU波。同理可知，在工作波长为6cm时，可以存在的模式为TEU波和TM01波； 在工作波长为3cm时，可以存在的模式为TE11、TE21、TE01、TE31、TMOk TM11 以及 TM21。(3 次0 为 7cm 口寸主模为 TEI 1 波，且有 2TF11 = 3.4U = 3.41* 2.5cm = 8.525。% ,= 5.26e+8mzs ；= 5.26e+8mzs ；27r=12.265cm120万=660.50 o10、空气填充的圆形波导中传输主模，工作频率f = 5GHz,九o/K= 0.9,试求:(1)该波导的内直

5、径；= 6 67 cm= 6 67 cmp和九p解：(1) f=5GHz,?io/K=0.9 知,由于是传输主模，那么为TE11波，有6.67cm=3.41a得至U a=L96cm,那么内直径为 2a=3.92cm。(2) B =2*5*1()93*108Jl (0.9)2 =45 65 ；=13.76cm11、设计一圆波导，工作波长九=7 cm,只容许TEu波传输。解：在波导中单模传输的条件是：2.62 X3Ala。得至I2.053cma有一同轴线内导体的半径a=0.5mm, b=1.75mm,假设绝缘材料的介电常数为Io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。冷刀 601.

6、75= 75.17(0)解：Z =-ln VT 0.5单模传输有c/f7T（b+6z），代入数据得fv4.244GHz。第四章 介质光波传输理论.什么是光纤的数值孔径？答:光纤产生全反射时间纤端面最大入射角的正弦值sino称为光纤的数值 孔径。.阶跃型光纤场方程的推导思路是什么？答：请参考教科书与12。.用射线理论描述阶跃型光纤的导光原理是什么？画出示意图答：纤芯半径为Q,折射率包层折射率为2并且有12。当光线 以角从空气（加=1）入射到光纤端面时，将有一局部光进入光纤，此时 sin0= sin%。由于纤芯折射率nino空气，那么光线连续传播以a=（90、。） 角射到纤芯和包层的界面处。假如8

7、小于纤芯包层界面的临界角a=arcsin（2/i）, 那么一局部光线折射进包层最终被溢出而损耗掉，另一局部反射进入纤芯。但如此 几经反射、折射后，很快就被损耗掉了。假如0减小到的如光线，那么也减小 到%,即=（90。-&）,而，增大。假如6增大到略大于临界角合时，那么此光线 将会在纤芯和包层界面发生全反射，能量全部反射回纤芯。当它连续再传播再次 遇到芯包界面时，再次发生全反射。如此反复，光线就能从一端沿着折线传到另 XL14 一辆。.写出导波的径向归一化相位常数、径向衰减常数、归一化频率的表达式。 并简述其物理意义。答：为了使分析具有一般性，引入光纤几个重要的无量纲参数。在纤芯和包 层中,令:

8、U = （2尼一夕严2a和W =（62 碌帝”2。式中，U叫作导波径向归一 化相位常数；W叫作导波径向归一化衰减常数。它们分别表示在光纤的纤芯和包 层中导波场沿径向厂的分布状况。光纤的归一化频率）/ =（24）2 4%，在光纤中，以径向归一化衰减常数w来 衡量莫一模式是否截止。W=0是导波截止的临界状态，对应的归一化径向常数 Uc和归一化频率Vc的关系：Vc=Uc=|lm-l,n,是H1-1阶BeSSel函数的第n个根。.推断某种模式能否在光纤中传输的条件是什么？答：假设心弘时，该模式在传输中不会截止；假设VVc时，此模式截止。.阶跃型光纤的单模传输条件是什么？答：通常把只能传输一种模式的光纤

9、称为单模光纤，单模光纤只传输一种模 式即基模LPoi或HEh,所以它不存在模式色散且带宽极宽，一般都在几十 GHzkm以上，可有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LP”归一化截止频率，从而可得：0丫 K（LPoi）=2.4O48这一重要关系称为“单模传输条件”。.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LPoi或HEu。对某一光纤，每个模式，都对应有一个截止波长久，当 工作波长2V加时，该模式可以传输；当加时，该模式就截止了。对于单模光/O纤，其截止波长为九二2兀%（

10、2A） a/Ko.光纤产生的缘由及其危害是什么？.光纤损耗和色散产生的缘由及其危害是什么？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：造成光纤损耗的缘由很多，主要有汲取损耗、散射损耗和附加损耗。汲 取损耗是光波通过光纤材料时，一局部光能被消耗（汲取）转换成其他形式的能 量而形成；散射损耗是由于材料的不匀称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，光纤损耗是打算光纤通信系统中继距离的主要因素之一。光纤的损耗将导致传输信号的衰减，所

11、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： P(z) =尸(0)10-az“。；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，因而信号到达终端时会消失传输时延差，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， 严峻时，前后脉冲将相互重叠，形成码间干扰，导致误码率增加。因此，色散打 算了光纤的传输带宽，限制了系统的传输速率或中继距离。.光纤中都有哪几种色散？解释其含义。答：依据色散产生的缘由，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。下面分别赐予介绍。模式色散

12、一般存在于多模光纤中。由于，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， 消失时延差，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 尸不同，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缘由有关，故也称为结构色散；对于抱负单模光纤，由于只传输一种模式(基模LPoi或HEn模)

13、，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 场各沿九，y方向偏振，分别记作LProi和LPvoi,其相位常数为，外不同(, 相应的群速度不同，从而引起偏振色散心。.渐变型光纤纤芯的折射率分布为=n(O)Jl- 2A(2)20ra求：光纤的本地数值孔径NA(r)。解:NA=JA -J = n(0).匀称光纤芯与包层的折射率分别为：m=l. 50, n2=l. 45,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

14、时延差Atmax ?(4)假设在1km长的光纤上，将Atmax减小为1 Ons/km, n2应选什么值.解：(1) = (：%2)/2；=3.28e-2；= w =0.384；(3)由msinOi=2sina可求出sin3为1.45/1.5,那么列出方程并解得此时 所走的光程为 1.034483km,所max= (1.034483-1) /c=1.1494e-7s/mo更正：Armax = L/( sin Oc)-L/()n那么件=与(-1)c n2二(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。sin

15、9i=l/1.003= n2/1.5,带入 数据得到，112=1.4955。更正：由公式皿=幺(&1)可得，C %Ln+1)代入数据可得：几2 = 1.497.阶跃光纤纤芯的折射率ni= 1.465,相对折射率差A= 0.01,纤芯半径a=25|im试求:LPoi、LP02、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, 5.5201,分 别带入公式加二2啊(2%/匕,得到以下各值：无截止波长； 9.624|im(8.493|im)； 13.533|Lim； 5.896|im。.阶跃光纤，假设ni=L50, Xo=L3|im,试

16、计算(1)假设A=0. 25,为了保证单模传输，其纤芯半径a应取多大？(2)假设取a=5|im ,为保证单模传输，应取多大？解：(1)单模传输的条件，0网吧叵2.4048 ,将数据带入解出 A)0a0.469|imo0丝妇叵 2.4048 ,带入数据得到，0A0, KV1时，ReR,此时电波射线折射向上弯曲，与 dh地球弯曲方向相反，故称负折射。当 1时，ReR,此时电波射线dh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=oo称为临界折射。K=4/3, p=4R称为标准大气折射；K fc=150.0MHzo 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

17、？解：由式(6.21)得 2fAfB = 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。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状况。答：当前微波中继传输系统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。详细的应用有：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为放射点，R为接收点）线的垂直距离he称为余 隙。3、简述微波通

18、信常用频率。答：300MHz-3000GHz4、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汲取以及氧分子对微波的谐 振汲取。（2）云、雾、雨等小水滴对微波的散射状况。（3）对流层温度、压力、水汽含量等因素。7、微波发信功率4W,工作频率4000MHZ,微波两站相距50km,放射天 线的增益为30dB,接收天线的的增益为25dB,收发两端馈线系统

19、损耗Lr=2 dB,Lt=l 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Up为：L,p=32.45+201gd（km）+201g（MHz）-Gt（dB）-Gr（dB）=32.45+33.97+72.04-30-25=83.46dB自由空间下接收功率：Pro(dBm)=Pt(dBm)-(Lr+Lr+L,p)dB=101g4000-2-l-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(dB m)=-50.44dBm-6dB=-56.44dBm8.(1)设反射点分别为C点和G点。各

20、点至AB的垂直距离为hl和h2o通 过E点作地球的直径DE,hDE。因 h2R(R-6400km),故在4ADE 与ABEF 中，LADF=LABF, L DAB=LDFB, LDEA二 JBEF.故4ADE 与4BEF 相像，于是：DE:EB=AE:EF而 AE=dl,EB=d2,又 EFDE,EFg2R,故可得：hl:d2=dl:2Rhl=dld2/2R 0.04218km同理：h2=0.045km(2)考虑到大气折射K=4/3时，上述状况下C点等效地面突起高度为： hel=dldl /2Re=d 1 d2/2KR 0.03164km同理，G点等效地面突起高度为：he2=d 1 d2/2R

21、e=d 1 d2/2KR=0.03375km。8、假设两相邻微波站A、B相距48km,反射点距A站18km和24km,求此两种 状况下的地面突起高度hl和h2各是多少？假设又考虑大气折射时的K值为 4/3,再求上述两种状况下的等效地面突起高度hel和he2各是多少m?解：9、设微波中继通信采纳f= 10GHz,站距为50km,路径为光滑球形地面，收发 天线最小高度，如图7-12所示。求(1)不计大气折射K=l,保证自由空间 余隙h0时，等高收发天线的最小高度；(2)在k=4/3时，收发天线最小高 度。固定的。在 通信中，肯定电平的基准参考点的阻抗凡=600。，功率是弓=1根卬时，就可分别计算出

22、肯定电压电平的基准电压和肯定电流电平的基准电流。7、测试点的阻抗& =75。，其电压为0.85V,试计算测试点上的肯定功率电平是多少?8、解：直接带公式计算有：LJ = 101g %(渺)=20lg 0 x(V)+10 &(Q)= 201g 0-85V +101g522 = 9.83(dBm) PmW t/0(V) Rx (Q)0.775V750设电路某点的肯定功率电平为：(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2.72mWo(2)带入上式得到eA(-3)mW； (3)将-7dBm带入4=101g与祟加加,计算得到0.1

23、995mW。9、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:4 二In2卬)即=Ln O.2 * 14W 498即。12 P.(mW) 2 10mW10、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：( = In励=In22帅= 1.253他)0.2V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)，dl=d2=25km,而C 3 * 12 = 4 = - = 0.03m,于是自由空间余隙为：f 10*109% = 0.577

24、耳=0.577 1 = 0.577= 11.17m,1v dV 50*1。3当K=1时，地面凸起高度：7 4d225*25*106 仆h =-=- = 49.06me 2RK 2*6370*1()3*1确定收发天线高度时，应使地面凸起高度最大处还留有ho的传播空间，故H. = % + h =11.17 + 49.06 = 60.23加k=4/3时,地面凸起高度:,4d225*25*106h = -=-V = 36.79/n2RK 2*6370*1()3*%H.=饱+例=11.17 + 36.79 = 47.96/7： 111111c某数字微波通信系统的技术指标如下：理论载噪比= 20dB,固定

25、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N=NfKToB=2. 1*1. 38e (-23)*290*26. 8e6=2. 25e-13woc c cr门限=%理论%恶化量=20 - 2 = 18期，所以有C门限=18 + 101g( 2.25e-13*103) = -78.47Bm一个6GHz的SDH 155Mbit/s系统的传输信道参数如下：放射机的 放射电公平于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

26、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 系统的平衰落储藏是多少？解：依据公式 cM/dB) = 51.6+101g 4 + 2G J - 101g B -NF- 2LJ- 2Lc- 201g f - 201g d1N实际门限，直接带入数据解得，cM/?(JB) = 51.6+101g+2GJ-101gB- -2-20一20电/一201gdW实际门限= 51.6 + 12 + 2M3-101g25.833-23.1-2-2*2.5-2*2.5-201g6-201g60= 49252dB第八章卫星通信传输线路的特征

27、.简要表达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，只要卫星放射的波束掩盖进 行的范围均可进行通信。（2）不易受陆地灾难影响。（3）建设速度快。（4）易于 实现广播和多址通信。（5）电路和话务量可敏捷调整。（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

28、（5）数字电影（6）卫星无 线电（7）卫星遥感业务.卫星通信系统由哪几局部组成？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, Satellite Control Center）四大局部组成。跟踪遥测与指令分系统又称为测控站，它是受卫星掌握中心自直接管辖的、 卫星测控系统的附属局部。它与卫星掌握中心结合，其任务是：检测和掌握火箭 并对卫星进行跟踪测量；掌握其精确进入静止轨道上的指定位置

29、；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 他局部的工作状态，使其正常工作；必要时，掌握卫星的退役。监控管理分系统又称卫星掌握中心，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掌握，例如对卫星转发器功率、卫星天线增益以及 各地球站放射的功率、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。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 统一般是由以卫星掌握中心为主体的卫星掌握系统和分布在不同地区的多个测 控站组成。地球站是卫星传输系统的主要组成局部，全部的用户终端将通过它接入卫 星通信线路。依据地球站的大小和用途不同

30、，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局部组成。空间段以卫星为主 体，并包括地面卫星掌握中心SCC和跟踪、遥测和指令站TT&C,在TT&C站 与卫星之间，有一条掌握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供应足够 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 换功能。.卫星通信使用哪些工作频段？缘由是什么？目前使用较多的卫星通信业务主 要有哪些？答：通信卫星比拟适合的工作频段宜选在110Gz，最抱负的频段是46 GH7。.通信卫星有哪些运行轨道？影响静止卫星轨道的有哪些因素？答：按卫星轨道的倾角分为

31、以下三种：（1）假设卫星的轨道平面与赤道平面重 合，那么此卫星轨道称为赤道轨道；（2）假设卫星轨道平面穿过地球的南北极，即与 赤道平面垂直，那么称为极轨道；（3）卫星轨道平面倾斜于赤道平面，那么称为倾斜 轨道。按卫星离地面最大高度h的不同，可把卫星轨道分为：（1）低轨道（LEO, Low Earth Orbit）,止匕时/ 5000切2； （2）中轨道（MEO, Medium Earth Orbit）, 此时 5000kmVh 20000km o对静止卫星来说，由于地球结构的不匀称和太阳、月亮引力的影响等，将使 卫星运动的实际轨道不断发生不同程度地偏离开普勒定律所确定的抱负轨道的 现象，这种现

32、象称为卫星的摄动。.有哪几种干扰在卫星通信中必需考虑？它们的产生缘由是什么？答：（1）系统热噪声与等效噪声温度只要传导媒质处于热力学温度的零 度以上，带电粒子就存在着随机的热运动，从而产生对有用信号形成干扰的噪声。（2）接收系统的内部噪声和外部噪声接收天线收到卫星（或地球站） 发来的信号的同时，还接收到大量的噪声。接收系统的噪声可分为来自各种噪声 源的外部噪声和内部噪声。其中有些噪声是由天线从其四周辐射源的辐射中所接 收到的，如宇宙噪声、大气噪声、降雨噪声、太阳噪声、天电噪声、地面噪声等, 假设天线盖有罩子那么还有天线罩的介质损耗引起的天线罩噪声，这些噪声与天线本 身的热噪声合在一起统称为天线

33、噪声，还有些噪声那么是伴随信号一起从卫星发出 被收端地球站收到的，包括发端地球站、上行线路、卫星接收系统的热噪声，以 及多载波工作时卫星及发端地球站的非线性器件产生的互调噪声；此外，还有些 干扰噪声（如人为噪声、工业噪声）。宇宙噪声宇宙噪声主要包括银河系辐射噪声、太阳射电辐射噪声和月 球、其他行星射电辐射噪声。频率在1GHz以下时，银河系辐射噪声影响较大， 故一般就将银河系噪声称为宇宙噪声。银河系噪声在银河系中心指向上到达最大 值，通常称之为指向热空。而在天空其他某些局部的指向上那么是很低的，故称之 为指向冷空。宇宙噪声是频率的函数，在1GHz以下时，它是天线噪声的主要部 分。大气噪声大气层对

34、穿过它的电波，在汲取能量的同时，也产后电磁辐射 而形成噪声，其中主要是水蒸气及氧分子构成的大气噪声。大气噪声是频率的函 数，在10GHz以上是显著增加，此外，它又是仰角的函数，仰角越低，穿过大 气层的途径越长，大气噪声对天线噪声温度的贡献越大。降雨噪声降雨及云、雾在产生电波汲取衰减的同时，也产生噪声，称之 为降雨噪声。其对天线噪声温度的作用与雨量、频率、天线仰角有关。在4GHz、 低仰角时一，大雨对天线噪声温度的贡献也达50100K,因此系统设计时应予以 考虑。地面噪声由于卫星天线对准地球，因而地球热噪声也是等效噪声温度T 的一个重要组成局部。地球站天线除由其旁瓣、后瓣接收到直接由地球产生的热

35、 辐射外，还可能接收到经地面反射的其他辐射。当仰角不大时，地面噪声中对T 贡献最大的是副反射面溢出噪声，这是指卡塞格林天线馈源喇叭的辐射波束主瓣 边缘的相当一局部以及其旁瓣越过副反射面产生的噪声。当仰角小于30度时， 天线接收的地面热噪声是相当大的。干扰噪声包括来自其他同频段的卫星通信系统和同频段的微波中继通 信系统的干扰噪声和人为干扰噪声。干扰噪声的大小与干扰的频率、干扰电波的 传播环境、收发天线的增益方向性图函数等很多因素有关。其频谱一般为非白噪 声，但不管这些干扰的频谱如何分布，在卫星传输系统的工程计算和设计中，都 可采纳将它们转化为等效噪声温度的方法而同系统的其他噪声同样对待。(3)接

36、收机输入端的噪声功率天线接收到各种噪声的大小可以用天线的 等效噪声温度T来表示。由电子线路分析可知，当接收机阻抗匹配时，接收机内部 不产生噪声，那么其接收到的噪声功率仅打算于外部输入噪声的单边功率谱密度。 6.在接收机前端滤波器输出端，测试得到的噪声功率为0.03pW,而滤波器等效 噪声带宽为10MHz,试确定等效噪声温度。解：带入公式N = kTB (其中 k=L38xl()-23j/K),求出 t=217.39K。即，等效噪声温度为217.39K。.试解释卫星接收系统G/T值的含义。某地球站使用5m的天线，工作频率为 12Hz,天线噪声温度为100 K,接收机前端噪声温度为120 K,试计

37、算G/T 值(天线与接收机之间的馈线损耗忽视)。解：G/T值的大小，直接关系到卫星接收性能的好坏，且还可以不必考虑带 宽，故把G/T称为卫星接收机性能指数，也称为卫星接收机的品质因数。G/T值 越大，C/N越大，卫星接收机的性能越好。. C频段(6.1GHz)地球站放射天线增益为54dB,放射机输出功率为100W。卫 星与地球站相距37500km,卫星与地球站收发馈线损耗均为Lr=l dB、馈线 损耗Lt=2dB, LR=0.8dB、La=l.ldB卫星接收天线增益为398倍,转发 器噪声温度为500K,卫星接收机带宽为36MHzo试计算以下数值：求卫星 输入噪声功率电平dBW和卫星输入载噪比

38、C/N。解：由网=101g(依B)带入相关数据得到W = 126.05期vEIRP E (dBw) =PTE+ GTE=101gl00+54=74dBo 那么卫星接收机输入端的载波功率，C (dBw) = EIRPE+GR- Lt- Lp- La- LR - Lr=74+101g398-2-0-l.1-0.8-2=94.1 dBw图= C- = 94.1-126.05 = -31.95JB.个12GHz的下行卫星系统参数如下：卫星输出功率为10W,馈线损耗IdB, 天线增益为35.2dB；卫星到地球站距离d = 40000km,大气层附加损耗为 0.3dBo接收地球站天线增益为5L2dB,馈线

39、损耗0.5dB, G/T=26.2(dB/K)o 求下行线路的C/ND。解：EIRP=101gl0+35.2=45.2 (dBw)G/T=26.2(dB/K),L=l+0.3+0.5dB=1.8dB, B=101gl2000=40.79dB,=EIRP +-L-B + 228.6= 45.2 + 26.2-1.8-40.79 + 228.6 = 257.4 IdB.在IS-IV号卫星通信系统，其卫星有效全向辐射功率EIRPS =34.2dBw,接 收天线增益GRS=20.7dB。又知道某地球站放射天线增益GTE=60.1 dB, 发送馈线损耗LtE=0.4dB,放射机输出功率PTE=3.9kW

40、,地球站接收天线 增益GRE=60.0dB,接收馈线损耗LrE=0.1 dBo试计算卫星接收机输入端的 载波接收功率CS和地球站接收机输入端的载波接收功率CE。解：设Lpu= 200.05 (dB), LpD= 196.53 (dB)由式(8-6) EIRP e (dBw) =Pte+ Gte故地球站有效全向辐射功率为EIRP e =101g3900+60.1=96 (dBw)采用式(8-5),忽视La, Lr及Lrs,那么卫星接收机输入端的载波功率 Cs=EIRPe - Lie + Grs- Lpu=96.0-0.4+20.7-200.05=-83.74 (dBw) 采用式(8-5),忽视L

41、a和Lr,那么地球站接收机输入端的载波功率 Ce=EIRPs+ Gre- LPD-LrE=34.2+60 -196.53-0.1= 一 102.43 (dBw).条件如图8-17所示，设卫星转发器工作在单载波状态，卫星和地球站的 馈线损耗 Lr=ldB、馈线损耗Lt=2dB, LR=0.2dB、La=ldB,分别求出 卫星线路的上行C/TU和下行C/TD的值。解：由于L dB=Lt- Lp Lr La- Lr=2+200.6+0+1 +1 =204.6dBo(1)卫星上行线路的C/71由题设条件知：EIRP =13+63 = 76dBW, Lp=200.6dB,Grs = 17.5dB , T

42、sat = 101g50= 17dBK用=Gr5 一 & = 17.5 17 = 0.533 / K)1 sat二田利卜也J-切-0+二田利卜也J-切-0+=76 200.6 2 1 + 0.5 = 127MdB / K)(2)卫星下行线路的C/T，由题设条件知：=22dBWLpd = 32.44 + 201g d + 201g f=32.44+201g20000+201g6000=32.44+86 + 75.56=194.02 (dB)Gj=59.4dB, TD = 101g40=16dBK尸= Gr-Td = 59.4-16 = 43.4(JB / K)C/Td = EIRPs -LtLp

43、D卜卬 + Gr/Td=22-2-2-194.02 + 43.4 = -132.62(dB/K)其次章金属传输线理论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”，可以认为传输线上全部的电场能 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）那么认为抱负导线。常把这些独立存在的R、C、L、G称为集总参 数；随着传输信号频率上升，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 在稳态工作状况下，传

44、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行分，而且沿线随机分布。常把 传输线单位长度上的电阻Ri、电感Li、电容Ci、电导Gi,统称为传输线的分布 参数。2、何为长线？何为短线？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脑in还长，即LW 4咽时，传输线称为长线，反之那么为短线1003、阐述金属传输线消失R、L、C和G的缘由及它们的物理意义。答：是由于采用这些电路参数和相应的VAR关系，通过基尔霍夫定律对传 输线上的信号进行争论，可较为精确的列出传输线上任意

45、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，导体内部及其四周消失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；相互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，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状况，电导值越大导线之间 绝缘越差，漏电越严峻。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。传输常数代表了信号的电磁波沿匀称匹配线路传输时一，一个

46、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Zc； 3、有传输线任意截面处向终端负载方向看进去的输入阻抗Z,=Zc； 4、因没有放射，始端向终端方向传输的功率，全部被负载汲取,传输效率高。6、当ZCWZL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

47、是表征主串回路对被串回路影响大小的量，其值越大，那么串音 功率越小，对相邻回路的串音干扰越小；反之，串音干扰越大。串音防卫度说明 被串回路本身对外来干扰的防卫程度，串音防卫度越大，那么防卫力量越强。8、假设f=5MHz,同轴电缆回路的一次参数：电阻K电感L、=02mH/km,电导G|=15S/Zq 电容G = 33/版2。试求该同轴电缆的二次参数。解：特性阻抗Zc=回=、0.2*10： =77.85。 c Ng 33x10-9衰减常数和相移常数为:+ g 仁X 8.686 如/加+ g 仁X 8.686 如/加25033x10-915x106 o.xIO-=ar +J鼠x 8.6862 V0.

48、2xW32 33乂10一9=2.19 dB/km或者不乘以8.686可得：0.321714Np/kmp = 271f 亚G = 24 X 5 X1x Vo.2xW3x33xlO_9 = 80.71 rad/hnY = a + 7 = 2.79 + ;80.719、设某平行双导线的直径为2mm,间距为8mm,四周介质为空气，求其特性 阻抗。解：首先求L=21n2*五,C,=7兀 d1 D + D2-d2Ind10、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；假设在内外导体之间填充为2.20的介质，求其特性阻抗。解：4=（6。/而）*111（取/） = 41.59。当填充介质后， 4=（60/而）* ln（D/J） = 28.040。第三章波导传输线理论1、波导为什么不能传输TEM波？答：由于假设金属波导中存在TEM波，那么磁力线应在横截面上，而磁力 线应是闭合的，依据右手螺旋规章，必有电场的纵向重量%,即位移电流为 dt支持磁场，假设沿此闭合磁力回线2对H做线积分，积分后应等于轴向电流（即0 ）o2、波导波长与工作波长有何区分？答：波导中某波型沿波导轴向相邻两个点相位面变化2瓦（一个周期T）