《電信傳輸原理及應(yīng)用》習(xí)題 答案完成版

1、第一章 電信傳輸?shù)幕靖拍?、什么是通信、電信和電信傳輸？電信號有哪些種類？各有什么特征？答：從廣義上說，無論采納何種方法，使用何種傳輸媒質(zhì)只要將信息從一地 傳送到另一地，均可稱為通信。電信號依據(jù)不同的角度可有不同的分類，依據(jù)電信號傳載信息的形式的不 同，可分為：模擬信號和數(shù)字信號兩種類型。模擬信號，是指模擬、仿照原有消 息變化的電信號，這種信號的幅度變化是時間的連續(xù)函數(shù)；數(shù)字信號在時間上和 幅度上的取值都是離散的。數(shù)字信號在傳輸上有很多優(yōu)點，最主要的是它的抗干 擾性強。由于它是以1、0兩種狀態(tài)傳輸?shù)模诮邮斩酥灰_地推斷是“1”或者 是“0”，就等于完全取消了干擾。2、完整的電信傳輸系統(tǒng)是

2、如何組成的？答：一個完整的電信傳輸系統(tǒng)除了必需具備傳輸信道部格外，還需要有用戶 終端設(shè)施、交換機、多路復(fù)用設(shè)施和傳輸終端設(shè)施(收發(fā)信機)等。3、電信傳輸有些什么特點？答:一是傳輸信號的多頻率;二是電信傳輸?shù)墓β试谟芯€傳輸?shù)墓β时葦M小, 它一般只有毫瓦量級；三是電信傳輸?shù)男剩捎陔娦艂鬏斒侨蹼妭鬏?，其傳?效率特別重要；四是電信傳輸離不開信號的變換。4、常用傳輸介質(zhì)的結(jié)構(gòu)及用途是什么？答：電信號的傳輸實質(zhì)是電磁波的傳播，傳播方式分有線傳播和無線傳播兩 種，因此其傳輸介質(zhì)也按此分類方式分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)。現(xiàn)有的傳輸線有架空明線、對稱電纜、同軸電纜、金屬波導(dǎo)管和光纖等；無 線電傳播的傳

3、輸介質(zhì)是對流層、平流層或電離層，傳播方式有直射波，反射波， 地波，散射波等。用途：架空明線：架空明線是采用金屬裸導(dǎo)線捆扎在固定的線擔(dān)上的隔電 子上，是架設(shè)在電線桿上的一種通信線路，現(xiàn)今多用于專網(wǎng)通信， 如采用高壓輸電線實現(xiàn)載波通信；采用鐵路電氣汽車輸電線實現(xiàn)載 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。綜上，在工作波長為7cm時，波導(dǎo)中只能存在TEU波。同理可知，在工作波長為6cm時，可以存在的模式為TEU波和TM01波； 在工作波長為3cm時，可以存在的模式為TE11、TE21、TE01、TE31、TMOk TM11 以及 TM21。(3 次0 為 7cm 口寸主模為 TEI 1 波，且有 2TF11 = 3.4U = 3.41* 2.5cm = 8.525。% ,= 5.26e+8mzs ；= 5.26e+8mzs ；27r=12.265cm120萬=660.50 o10、空氣填充的圓形波導(dǎo)中傳輸主模，工作頻率f = 5GHz,九o/K= 0.9,試求:(1)該波導(dǎo)的內(nèi)直

5、徑；= 6 67 cm= 6 67 cmp和九p解：(1) f=5GHz,?io/K=0.9 知,由于是傳輸主模，那么為TE11波，有6.67cm=3.41a得至U a=L96cm,那么內(nèi)直徑為 2a=3.92cm。(2) B =2*5*1()93*108Jl (0.9)2 =45 65 ；=13.76cm11、設(shè)計一圓波導(dǎo)，工作波長九=7 cm,只容許TEu波傳輸。解：在波導(dǎo)中單模傳輸?shù)臈l件是：2.62 X3Ala。得至I2.053cma有一同軸線內(nèi)導(dǎo)體的半徑a=0.5mm, b=1.75mm,假設(shè)絕緣材料的介電常數(shù)為Io該同軸線的特性阻抗為多少？并計算單模工作的工作頻率范圍。冷刀 601.

6、75= 75.17(0)解：Z =-ln VT 0.5單模傳輸有c/f7T（b+6z），代入數(shù)據(jù)得fv4.244GHz。第四章 介質(zhì)光波傳輸理論.什么是光纖的數(shù)值孔徑？答:光纖產(chǎn)生全反射時間纖端面最大入射角的正弦值sino稱為光纖的數(shù)值 孔徑。.階躍型光纖場方程的推導(dǎo)思路是什么？答：請參考教科書與12。.用射線理論描述階躍型光纖的導(dǎo)光原理是什么？畫出示意圖答：纖芯半徑為Q,折射率包層折射率為2并且有12。當(dāng)光線 以角從空氣（加=1）入射到光纖端面時，將有一局部光進入光纖，此時 sin0= sin%。由于纖芯折射率nino空氣，那么光線連續(xù)傳播以a=（90、。） 角射到纖芯和包層的界面處。假如8

7、小于纖芯包層界面的臨界角a=arcsin（2/i）, 那么一局部光線折射進包層最終被溢出而損耗掉，另一局部反射進入纖芯。但如此 幾經(jīng)反射、折射后，很快就被損耗掉了。假如0減小到的如光線，那么也減小 到%,即=（90。-&）,而，增大。假如6增大到略大于臨界角合時，那么此光線 將會在纖芯和包層界面發(fā)生全反射，能量全部反射回纖芯。當(dāng)它連續(xù)再傳播再次 遇到芯包界面時，再次發(fā)生全反射。如此反復(fù)，光線就能從一端沿著折線傳到另 XL14 一輛。.寫出導(dǎo)波的徑向歸一化相位常數(shù)、徑向衰減常數(shù)、歸一化頻率的表達式。 并簡述其物理意義。答：為了使分析具有一般性，引入光纖幾個重要的無量綱參數(shù)。在纖芯和包 層中,令:

8、U = （2尼一夕嚴2a和W =（62 碌帝”2。式中，U叫作導(dǎo)波徑向歸一 化相位常數(shù)；W叫作導(dǎo)波徑向歸一化衰減常數(shù)。它們分別表示在光纖的纖芯和包 層中導(dǎo)波場沿徑向廠的分布狀況。光纖的歸一化頻率）/ =（24）2 4%，在光纖中，以徑向歸一化衰減常數(shù)w來 衡量莫一模式是否截止。W=0是導(dǎo)波截止的臨界狀態(tài)，對應(yīng)的歸一化徑向常數(shù) Uc和歸一化頻率Vc的關(guān)系：Vc=Uc=|lm-l,n,是H1-1階BeSSel函數(shù)的第n個根。.推斷某種模式能否在光纖中傳輸?shù)臈l件是什么？答：假設(shè)心弘時，該模式在傳輸中不會截止；假設(shè)VVc時，此模式截止。.階躍型光纖的單模傳輸條件是什么？答：通常把只能傳輸一種模式的光纖

9、稱為單模光纖，單模光纖只傳輸一種模 式即基模LPoi或HEh,所以它不存在模式色散且?guī)挊O寬，一般都在幾十 GHzkm以上，可有用于長距離大容量的通信。要保證單模傳輸，需要二階模截 止即讓光纖的歸一化頻率V小于二階模LP”歸一化截止頻率，從而可得：0丫 K（LPoi）=2.4O48這一重要關(guān)系稱為“單模傳輸條件”。.什么是單模光纖的截止波長？寫出表達式。答：通常把只能傳輸一種模式的光纖稱為單模光纖，單模光纖只傳輸一種模 式即基模LPoi或HEu。對某一光纖，每個模式，都對應(yīng)有一個截止波長久，當(dāng) 工作波長2V加時，該模式可以傳輸；當(dāng)加時，該模式就截止了。對于單模光/O纖，其截止波長為九二2兀%（

10、2A） a/Ko.光纖產(chǎn)生的緣由及其危害是什么？.光纖損耗和色散產(chǎn)生的緣由及其危害是什么？為什么說光纖的損耗和色 散會限制系統(tǒng)的光纖傳輸距離？答：造成光纖損耗的緣由很多，主要有汲取損耗、散射損耗和附加損耗。汲 取損耗是光波通過光纖材料時，一局部光能被消耗（汲取）轉(zhuǎn)換成其他形式的能 量而形成；散射損耗是由于材料的不勻稱使光散射將光能輻射出光纖外導(dǎo)致的損 耗；附加損耗屬于來自外部的損耗或稱應(yīng)用損耗，如在成纜、施工安裝和使用運 行中使光纖扭曲、側(cè)壓等造成光纖宏彎和微彎所形成的損耗等。光纖的損耗將導(dǎo) 致傳輸信號的衰減，光纖損耗是打算光纖通信系統(tǒng)中繼距離的主要因素之一。光纖的損耗將導(dǎo)致傳輸信號的衰減，所

11、以把光纖的損耗又稱衰減。當(dāng)光信號 在光纖中傳輸時，隨著距離增長光的強度隨之減弱，其規(guī)律為： P(z) =尸(0)10-az“。；在光纖中，信號的不同模式或不同頻率在傳輸時具有不同的 群速度，因而信號到達終端時會消失傳輸時延差，從而引起信號畸變，這種現(xiàn)象 統(tǒng)稱為色散。對于數(shù)字信號，經(jīng)光纖傳播一段距離后，色散會引起光脈沖展寬， 嚴峻時，前后脈沖將相互重疊，形成碼間干擾，導(dǎo)致誤碼率增加。因此，色散打 算了光纖的傳輸帶寬，限制了系統(tǒng)的傳輸速率或中繼距離。.光纖中都有哪幾種色散？解釋其含義。答：依據(jù)色散產(chǎn)生的緣由，光纖的色散主要分為：模式色散、材料色散、波 導(dǎo)色散和偏振模色散。下面分別賜予介紹。模式色散

12、一般存在于多模光纖中。由于，在多模光纖中同時存在多個模式, 不同模式沿光纖軸向傳播的群速度是不同，它們到達終端時，必定會有先有后， 消失時延差，形成模式色散，從而引起脈沖寬度展寬；由于光纖材料的折射率隨光波長的變化而變化，使得光信號各頻率的群速度 不同，引起傳輸時延差的現(xiàn)象，稱為材料色散。這種色散取決于光纖材料折射率 的波長特性和光源的線譜寬度；波導(dǎo)色散是針對光纖中某個導(dǎo)模而言的，在不同的波長下，其相位常數(shù) 尸不同，從而群速度不同，引起色散。波導(dǎo)色散還與光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、纖芯與包 層的相對折射率差等多方面的緣由有關(guān)，故也稱為結(jié)構(gòu)色散；對于抱負單模光纖，由于只傳輸一種模式(基模LPoi或HEn模)

13、，故不存在 模式色散，但存在偏振模色散。偏振模色散是單模光纖特有的一種色散，偏振模 色散的產(chǎn)生是由于單模光纖中實際上傳輸?shù)氖莾蓚€相互正交的偏振模，它們的電 場各沿九，y方向偏振，分別記作LProi和LPvoi,其相位常數(shù)為，外不同(, 相應(yīng)的群速度不同，從而引起偏振色散心。.漸變型光纖纖芯的折射率分布為=n(O)Jl- 2A(2)20ra求：光纖的本地數(shù)值孔徑NA(r)。解:NA=JA -J = n(0).勻稱光纖芯與包層的折射率分別為：m=l. 50, n2=l. 45,試計算：(1)光纖芯與包層的相對折射率差?(2)光纖的數(shù)值孔徑NA?(3)在1km長的光纖上，由子午線的光程差所引起的最大

14、時延差A(yù)tmax ?(4)假設(shè)在1km長的光纖上，將Atmax減小為1 Ons/km, n2應(yīng)選什么值.解：(1) = (：%2)/2；=3.28e-2；= w =0.384；(3)由msinOi=2sina可求出sin3為1.45/1.5,那么列出方程并解得此時 所走的光程為 1.034483km,所max= (1.034483-1) /c=1.1494e-7s/mo更正：Armax = L/( sin Oc)-L/()n那么件=與(-1)c n2二(1000*1.5) /(3.0*108)* (1.5/1.45- 1)= 172.35ns(4)由題可以先求出光走的光程L=1003m。sin

15、9i=l/1.003= n2/1.5,帶入 數(shù)據(jù)得到，112=1.4955。更正：由公式皿=幺(&1)可得，C %Ln+1)代入數(shù)據(jù)可得：幾2 = 1.497.階躍光纖纖芯的折射率ni= 1.465,相對折射率差A(yù)= 0.01,纖芯半徑a=25|im試求:LPoi、LP02、LP11和LP12模的截止波長各為多少？解：查表可以得到對應(yīng)的Vc值分別為:0, 3.8317, 2.4048, 5.5201,分 別帶入公式加二2啊(2%/匕,得到以下各值：無截止波長； 9.624|im(8.493|im)； 13.533|Lim； 5.896|im。.階躍光纖，假設(shè)ni=L50, Xo=L3|im,試

16、計算(1)假設(shè)A=0. 25,為了保證單模傳輸，其纖芯半徑a應(yīng)取多大？(2)假設(shè)取a=5|im ,為保證單模傳輸，應(yīng)取多大？解：(1)單模傳輸?shù)臈l件，0網(wǎng)吧叵2.4048 ,將數(shù)據(jù)帶入解出 A)0a0.469|imo0絲婦叵 2.4048 ,帶入數(shù)據(jù)得到，0A0, KV1時，ReR,此時電波射線折射向上彎曲，與 dh地球彎曲方向相反，故稱負折射。當(dāng) 1時，ReR,此時電波射線dh折射向下彎曲，與地球彎曲方向相同，故稱正折射。在正折射中，K=oo稱為臨界折射。K=4/3, p=4R稱為標準大氣折射；K fc=150.0MHzo 問當(dāng)某用戶移動臺的接收頻率為150.3MHz時，能否產(chǎn)生三階互調(diào)干擾

17、？解：由式(6.21)得 2fAfB = 150.3 MHz ； fA+fBfc= 150.3 MHz, 由此可知，它既受兩信號三階互調(diào)干擾，又受三信號三階互調(diào)干擾。第七章微波通信傳輸信道的特征1、簡述微波中繼傳輸應(yīng)用狀況。答：當(dāng)前微波中繼傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用主要有準同步數(shù)字系列（PDH）微波傳 輸系統(tǒng)，同步數(shù)字系列（SDH）微波傳輸系統(tǒng)。其中以SDH微波中繼傳輸系統(tǒng) 的應(yīng)用最為典型。詳細的應(yīng)用有：微波中繼傳輸系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應(yīng)用，微波中 繼傳輸系統(tǒng)移動通信網(wǎng)中的應(yīng)用。2、簡述余隙的概念以及在工程中的選擇條件。答：障礙物頂部至TR （T為放射點，R為接收點）線的垂直距離he稱為余 隙。3、簡述微波通

18、信常用頻率。答：300MHz-3000GHz4、簡述微波常用天線的種類及其特點。答：卡賽格林天線結(jié)構(gòu)、拋物面天線結(jié)構(gòu)、喇叭天線結(jié)構(gòu)、微帶天線結(jié)構(gòu)、 智能天線結(jié)構(gòu)。5、.數(shù)字微波的線路噪聲分為哪幾種？各包括哪幾種？答：熱噪聲、各種干擾噪聲波、波形失真噪聲等其他噪聲。6、微波天線高度的選取應(yīng)考慮哪些因素？答：（1）云、霧、雨等小水滴對微波能量的熱汲取以及氧分子對微波的諧 振汲取。（2）云、霧、雨等小水滴對微波的散射狀況。（3）對流層溫度、壓力、水汽含量等因素。7、微波發(fā)信功率4W,工作頻率4000MHZ,微波兩站相距50km,放射天 線的增益為30dB,接收天線的的增益為25dB,收發(fā)兩端饋線系統(tǒng)

19、損耗Lr=2 dB,Lt=l dB,傳輸路徑上障礙物的尖峰好落hc=0,求：實際微波接收機能 接收的功率PR。解：自由空間損耗Up為：L,p=32.45+201gd（km）+201g（MHz）-Gt（dB）-Gr（dB）=32.45+33.97+72.04-30-25=83.46dB自由空間下接收功率：Pro(dBm)=Pt(dBm)-(Lr+Lr+L,p)dB=101g4000-2-l-83.46=-50.44dBm易知L=6dB。微波接收機實際接收功率為：Pr(dBm)=Pro (dBm)-L(dB m)=-50.44dBm-6dB=-56.44dBm8.(1)設(shè)反射點分別為C點和G點。各

20、點至AB的垂直距離為hl和h2o通 過E點作地球的直徑DE,hDE。因 h2R(R-6400km),故在4ADE 與ABEF 中，LADF=LABF, L DAB=LDFB, LDEA二 JBEF.故4ADE 與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)考慮到大氣折射K=4/3時，上述狀況下C點等效地面突起高度為： hel=dldl /2Re=d 1 d2/2KR 0.03164km同理，G點等效地面突起高度為：he2=d 1 d2/2R

21、e=d 1 d2/2KR=0.03375km。8、假設(shè)兩相鄰微波站A、B相距48km,反射點距A站18km和24km,求此兩種 狀況下的地面突起高度hl和h2各是多少？假設(shè)又考慮大氣折射時的K值為 4/3,再求上述兩種狀況下的等效地面突起高度hel和he2各是多少m?解：9、設(shè)微波中繼通信采納f= 10GHz,站距為50km,路徑為光滑球形地面，收發(fā) 天線最小高度，如圖7-12所示。求(1)不計大氣折射K=l,保證自由空間 余隙h0時，等高收發(fā)天線的最小高度；(2)在k=4/3時，收發(fā)天線最小高 度。固定的。在 通信中，肯定電平的基準參考點的阻抗凡=600。，功率是弓=1根卬時，就可分別計算出

22、肯定電壓電平的基準電壓和肯定電流電平的基準電流。7、測試點的阻抗& =75。，其電壓為0.85V,試計算測試點上的肯定功率電平是多少?8、解：直接帶公式計算有：LJ = 101g %(渺)=20lg 0 x(V)+10 &(Q)= 201g 0-85V +101g522 = 9.83(dBm) PmW t/0(V) Rx (Q)0.775V750設(shè)電路某點的肯定功率電平為：(1) 0.5Np(2) -1.5Np(3) -7dBm試求該點的功率值。解:(1)將0.5Np帶入公式,計算得到2.72mWo(2)帶入上式得到eA(-3)mW； (3)將-7dBm帶入4=101g與祟加加,計算得到0.1

23、995mW。9、測試點功率為0.2W,線路始端功率為10mW,求測試點的相對功率電平值。解：直接帶入公式得到:4 二In2卬)即=Ln O.2 * 14W 498即。12 P.(mW) 2 10mW10、測試點電壓為0.7V,線路始端電壓為0.2V,求測試點的相對電壓電平值。解：帶公式有：( = In勵=In22帥= 1.253他)0.2V解：(1)地形為光滑球面，地球半徑6370 km ,線路中點之地面凸起高度h 最大，可設(shè)中點為反射點(一般以地形最高點為反射點)，dl=d2=25km,而C 3 * 12 = 4 = - = 0.03m,于是自由空間余隙為：f 10*109% = 0.577

24、耳=0.577 1 = 0.577= 11.17m,1v dV 50*1。3當(dāng)K=1時，地面凸起高度：7 4d225*25*106 仆h =-=- = 49.06me 2RK 2*6370*1()3*1確定收發(fā)天線高度時，應(yīng)使地面凸起高度最大處還留有ho的傳播空間，故H. = % + h =11.17 + 49.06 = 60.23加k=4/3時,地面凸起高度:,4d225*25*106h = -=-V = 36.79/n2RK 2*6370*1()3*%H.=飽+例=11.17 + 36.79 = 47.96/7： 111111c某數(shù)字微波通信系統(tǒng)的技術(shù)指標如下：理論載噪比= 20dB,固定

25、惡化=4 dB,在室溫下(290K),接收機的噪聲系數(shù)= 2.1,接收機的等效帶寬 =26.8MHz,試計算出該系統(tǒng)的門限載波信號功率電平值。解：噪聲功率N=NfKToB=2. 1*1. 38e (-23)*290*26. 8e6=2. 25e-13woc c cr門限=%理論%惡化量=20 - 2 = 18期，所以有C門限=18 + 101g( 2.25e-13*103) = -78.47Bm一個6GHz的SDH 155Mbit/s系統(tǒng)的傳輸信道參數(shù)如下：放射機的 放射電公平于42dBm,收、發(fā)端天線增益各為43dB,單端饋線損耗Lf = 2.5dB,附加損耗Lc=2.5dB,信道的頻帶寬度

26、為25.833MHz,實際門限載噪 比C/N = 25.1dB,噪聲系數(shù)=2dB,收發(fā)兩端之間的距離= 60km。試計算出 系統(tǒng)的平衰落儲藏是多少？解：依據(jù)公式 cM/dB) = 51.6+101g 4 + 2G J - 101g B -NF- 2LJ- 2Lc- 201g f - 201g d1N實際門限，直接帶入數(shù)據(jù)解得，cM/?(JB) = 51.6+101g+2GJ-101gB- -2-20一20電/一201gdW實際門限= 51.6 + 12 + 2M3-101g25.833-23.1-2-2*2.5-2*2.5-201g6-201g60= 49252dB第八章衛(wèi)星通信傳輸線路的特征

27、.簡要表達衛(wèi)星通信的主要優(yōu)缺點；與光纖通信相比，你認為衛(wèi)星通信系統(tǒng)適 合什么樣的應(yīng)用領(lǐng)域。答：衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點是：（1）通信范圍大，只要衛(wèi)星放射的波束掩蓋進 行的范圍均可進行通信。（2）不易受陸地災(zāi)難影響。（3）建設(shè)速度快。（4）易于 實現(xiàn)廣播和多址通信。（5）電路和話務(wù)量可敏捷調(diào)整。（6）同一通信可用于不同 方向和不同區(qū)域。主要缺點是：（1）由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000Km, 信號到達有延遲。（2） 10GHz以上頻帶受降雨雪的影響。（3）天線受太陽噪聲 的影響。主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1）機內(nèi)通信服務(wù)（2）衛(wèi)星導(dǎo)航的定位應(yīng)用（3）衛(wèi)星導(dǎo) 航在運輸上的應(yīng)用（4）衛(wèi)星導(dǎo)航在非運輸上的應(yīng)用

28、（5）數(shù)字電影（6）衛(wèi)星無 線電（7）衛(wèi)星遙感業(yè)務(wù).衛(wèi)星通信系統(tǒng)由哪幾局部組成？它們各自的作用如何？衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的主要 功能是什么？答：一個靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間分系統(tǒng)（通信衛(wèi)星）、地球站分系統(tǒng)、跟蹤 遙測與指令分系統(tǒng)（TT&C, Tracking, Telemetry and Command Station）和監(jiān)控 管理分系統(tǒng)（SCC, Satellite Control Center）四大局部組成。跟蹤遙測與指令分系統(tǒng)又稱為測控站，它是受衛(wèi)星掌握中心自直接管轄的、 衛(wèi)星測控系統(tǒng)的附屬局部。它與衛(wèi)星掌握中心結(jié)合，其任務(wù)是：檢測和掌握火箭 并對衛(wèi)星進行跟蹤測量；掌握其精確進入靜止軌道上的指定位置

29、；待衛(wèi)星正常運行后，定期對衛(wèi)星進行軌道修正和位置保持；測控衛(wèi)星的通信系統(tǒng)及其 他局部的工作狀態(tài)，使其正常工作；必要時，掌握衛(wèi)星的退役。監(jiān)控管理分系統(tǒng)又稱衛(wèi)星掌握中心，它的任務(wù)是對定點的衛(wèi)星在業(yè)務(wù)開通 前、后進行通信性能的監(jiān)測和掌握，例如對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率、衛(wèi)星天線增益以及 各地球站放射的功率、射頻頻率和帶寬等基本通信參數(shù)進行監(jiān)控，以保證正常通 信。跟蹤遙測與指令分系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)構(gòu)成了衛(wèi)星測控系統(tǒng)。一個測控系 統(tǒng)一般是由以衛(wèi)星掌握中心為主體的衛(wèi)星掌握系統(tǒng)和分布在不同地區(qū)的多個測 控站組成。地球站是衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的主要組成局部，全部的用戶終端將通過它接入衛(wèi) 星通信線路。依據(jù)地球站的大小和用途不同

30、，它的組成也有所不同。概括地說，衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間段和地面段兩局部組成?？臻g段以衛(wèi)星為主 體，并包括地面衛(wèi)星掌握中心SCC和跟蹤、遙測和指令站TT&C,在TT&C站 與衛(wèi)星之間，有一條掌握和監(jiān)視的鏈路對衛(wèi)星進行監(jiān)控。衛(wèi)星星載的通信分系統(tǒng)主要是轉(zhuǎn)發(fā)器，現(xiàn)代的星載轉(zhuǎn)發(fā)器不僅僅能供應(yīng)足夠 的增益（包含從上行頻率到下行頻率的頻率變換），而且具有（再生）處理和交 換功能。.衛(wèi)星通信使用哪些工作頻段？緣由是什么？目前使用較多的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)主 要有哪些？答：通信衛(wèi)星比擬適合的工作頻段宜選在110Gz，最抱負的頻段是46 GH7。.通信衛(wèi)星有哪些運行軌道？影響靜止衛(wèi)星軌道的有哪些因素？答：按衛(wèi)星軌道的傾角分為

31、以下三種：（1）假設(shè)衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面重 合，那么此衛(wèi)星軌道稱為赤道軌道；（2）假設(shè)衛(wèi)星軌道平面穿過地球的南北極，即與 赤道平面垂直，那么稱為極軌道；（3）衛(wèi)星軌道平面傾斜于赤道平面，那么稱為傾斜 軌道。按衛(wèi)星離地面最大高度h的不同，可把衛(wèi)星軌道分為：（1）低軌道（LEO, Low Earth Orbit）,止匕時/ 5000切2； （2）中軌道（MEO, Medium Earth Orbit）, 此時 5000kmVh 20000km o對靜止衛(wèi)星來說，由于地球結(jié)構(gòu)的不勻稱和太陽、月亮引力的影響等，將使 衛(wèi)星運動的實際軌道不斷發(fā)生不同程度地偏離開普勒定律所確定的抱負軌道的 現(xiàn)象，這種現(xiàn)

32、象稱為衛(wèi)星的攝動。.有哪幾種干擾在衛(wèi)星通信中必需考慮？它們的產(chǎn)生緣由是什么？答：（1）系統(tǒng)熱噪聲與等效噪聲溫度只要傳導(dǎo)媒質(zhì)處于熱力學(xué)溫度的零 度以上，帶電粒子就存在著隨機的熱運動，從而產(chǎn)生對有用信號形成干擾的噪聲。（2）接收系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲和外部噪聲接收天線收到衛(wèi)星（或地球站） 發(fā)來的信號的同時，還接收到大量的噪聲。接收系統(tǒng)的噪聲可分為來自各種噪聲 源的外部噪聲和內(nèi)部噪聲。其中有些噪聲是由天線從其四周輻射源的輻射中所接 收到的，如宇宙噪聲、大氣噪聲、降雨噪聲、太陽噪聲、天電噪聲、地面噪聲等, 假設(shè)天線蓋有罩子那么還有天線罩的介質(zhì)損耗引起的天線罩噪聲，這些噪聲與天線本 身的熱噪聲合在一起統(tǒng)稱為天線

33、噪聲，還有些噪聲那么是伴隨信號一起從衛(wèi)星發(fā)出 被收端地球站收到的，包括發(fā)端地球站、上行線路、衛(wèi)星接收系統(tǒng)的熱噪聲，以 及多載波工作時衛(wèi)星及發(fā)端地球站的非線性器件產(chǎn)生的互調(diào)噪聲；此外，還有些 干擾噪聲（如人為噪聲、工業(yè)噪聲）。宇宙噪聲宇宙噪聲主要包括銀河系輻射噪聲、太陽射電輻射噪聲和月 球、其他行星射電輻射噪聲。頻率在1GHz以下時，銀河系輻射噪聲影響較大， 故一般就將銀河系噪聲稱為宇宙噪聲。銀河系噪聲在銀河系中心指向上到達最大 值，通常稱之為指向熱空。而在天空其他某些局部的指向上那么是很低的，故稱之 為指向冷空。宇宙噪聲是頻率的函數(shù)，在1GHz以下時，它是天線噪聲的主要部 分。大氣噪聲大氣層對

34、穿過它的電波，在汲取能量的同時，也產(chǎn)后電磁輻射 而形成噪聲，其中主要是水蒸氣及氧分子構(gòu)成的大氣噪聲。大氣噪聲是頻率的函 數(shù)，在10GHz以上是顯著增加，此外，它又是仰角的函數(shù)，仰角越低，穿過大 氣層的途徑越長，大氣噪聲對天線噪聲溫度的貢獻越大。降雨噪聲降雨及云、霧在產(chǎn)生電波汲取衰減的同時，也產(chǎn)生噪聲，稱之 為降雨噪聲。其對天線噪聲溫度的作用與雨量、頻率、天線仰角有關(guān)。在4GHz、 低仰角時一，大雨對天線噪聲溫度的貢獻也達50100K,因此系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)予以 考慮。地面噪聲由于衛(wèi)星天線對準地球，因而地球熱噪聲也是等效噪聲溫度T 的一個重要組成局部。地球站天線除由其旁瓣、后瓣接收到直接由地球產(chǎn)生的熱

35、 輻射外，還可能接收到經(jīng)地面反射的其他輻射。當(dāng)仰角不大時，地面噪聲中對T 貢獻最大的是副反射面溢出噪聲，這是指卡塞格林天線饋源喇叭的輻射波束主瓣 邊緣的相當(dāng)一局部以及其旁瓣越過副反射面產(chǎn)生的噪聲。當(dāng)仰角小于30度時， 天線接收的地面熱噪聲是相當(dāng)大的。干擾噪聲包括來自其他同頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和同頻段的微波中繼通 信系統(tǒng)的干擾噪聲和人為干擾噪聲。干擾噪聲的大小與干擾的頻率、干擾電波的 傳播環(huán)境、收發(fā)天線的增益方向性圖函數(shù)等很多因素有關(guān)。其頻譜一般為非白噪 聲，但不管這些干擾的頻譜如何分布，在衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的工程計算和設(shè)計中，都 可采納將它們轉(zhuǎn)化為等效噪聲溫度的方法而同系統(tǒng)的其他噪聲同樣對待。(3)接

36、收機輸入端的噪聲功率天線接收到各種噪聲的大小可以用天線的 等效噪聲溫度T來表示。由電子線路分析可知，當(dāng)接收機阻抗匹配時，接收機內(nèi)部 不產(chǎn)生噪聲，那么其接收到的噪聲功率僅打算于外部輸入噪聲的單邊功率譜密度。 6.在接收機前端濾波器輸出端，測試得到的噪聲功率為0.03pW,而濾波器等效 噪聲帶寬為10MHz,試確定等效噪聲溫度。解：帶入公式N = kTB (其中 k=L38xl()-23j/K),求出 t=217.39K。即，等效噪聲溫度為217.39K。.試解釋衛(wèi)星接收系統(tǒng)G/T值的含義。某地球站使用5m的天線，工作頻率為 12Hz,天線噪聲溫度為100 K,接收機前端噪聲溫度為120 K,試計

37、算G/T 值(天線與接收機之間的饋線損耗忽視)。解：G/T值的大小，直接關(guān)系到衛(wèi)星接收性能的好壞，且還可以不必考慮帶 寬，故把G/T稱為衛(wèi)星接收機性能指數(shù)，也稱為衛(wèi)星接收機的品質(zhì)因數(shù)。G/T值 越大，C/N越大，衛(wèi)星接收機的性能越好。. C頻段(6.1GHz)地球站放射天線增益為54dB,放射機輸出功率為100W。衛(wèi) 星與地球站相距37500km,衛(wèi)星與地球站收發(fā)饋線損耗均為Lr=l dB、饋線 損耗Lt=2dB, LR=0.8dB、La=l.ldB衛(wèi)星接收天線增益為398倍,轉(zhuǎn)發(fā) 器噪聲溫度為500K,衛(wèi)星接收機帶寬為36MHzo試計算以下數(shù)值：求衛(wèi)星 輸入噪聲功率電平dBW和衛(wèi)星輸入載噪比

38、C/N。解：由網(wǎng)=101g(依B)帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得到W = 126.05期vEIRP E (dBw) =PTE+ GTE=101gl00+54=74dBo 那么衛(wèi)星接收機輸入端的載波功率，C (dBw) = EIRPE+GR- Lt- Lp- La- LR - Lr=74+101g398-2-0-l.1-0.8-2=94.1 dBw圖= C- = 94.1-126.05 = -31.95JB.個12GHz的下行衛(wèi)星系統(tǒng)參數(shù)如下：衛(wèi)星輸出功率為10W,饋線損耗IdB, 天線增益為35.2dB；衛(wèi)星到地球站距離d = 40000km,大氣層附加損耗為 0.3dBo接收地球站天線增益為5L2dB,饋線

39、損耗0.5dB, G/T=26.2(dB/K)o 求下行線路的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號衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其衛(wèi)星有效全向輻射功率EIRPS =34.2dBw,接 收天線增益GRS=20.7dB。又知道某地球站放射天線增益GTE=60.1 dB, 發(fā)送饋線損耗LtE=0.4dB,放射機輸出功率PTE=3.9kW

40、,地球站接收天線 增益GRE=60.0dB,接收饋線損耗LrE=0.1 dBo試計算衛(wèi)星接收機輸入端的 載波接收功率CS和地球站接收機輸入端的載波接收功率CE。解：設(shè)Lpu= 200.05 (dB), LpD= 196.53 (dB)由式(8-6) EIRP e (dBw) =Pte+ Gte故地球站有效全向輻射功率為EIRP e =101g3900+60.1=96 (dBw)采用式(8-5),忽視La, Lr及Lrs,那么衛(wèi)星接收機輸入端的載波功率 Cs=EIRPe - Lie + Grs- Lpu=96.0-0.4+20.7-200.05=-83.74 (dBw) 采用式(8-5),忽視L

41、a和Lr,那么地球站接收機輸入端的載波功率 Ce=EIRPs+ Gre- LPD-LrE=34.2+60 -196.53-0.1= 一 102.43 (dBw).條件如圖8-17所示，設(shè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作在單載波狀態(tài)，衛(wèi)星和地球站的 饋線損耗 Lr=ldB、饋線損耗Lt=2dB, LR=0.2dB、La=ldB,分別求出 衛(wèi)星線路的上行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)衛(wèi)星上行線路的C/71由題設(shè)條件知：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)衛(wèi)星下行線路的C/T，由題設(shè)條件知：=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)其次章金屬傳輸線理論1、集總參數(shù)與分布參數(shù)有哪些異同？答：在低頻傳輸時，常把傳輸線當(dāng)“短線”，可以認為傳輸線上全部的電場能 都全部集中在了一個電容器C中，磁場能都全部集中在了一個電感器L中，把 消耗的電磁能量集中在一個電阻元件R和一個電導(dǎo)元件G上，而連接元件的導(dǎo) 線（傳輸線）那么認為抱負導(dǎo)線。常把這些獨立存在的R、C、L、G稱為集總參 數(shù)；隨著傳輸信號頻率上升，此時傳輸線已工作在“長線”狀態(tài)，當(dāng)信號通過“長 線”傳輸線所需要的傳輸時間與信號變化的一個周期所需要的時間接近時，即使 在穩(wěn)態(tài)工作狀況下，傳

44、輸線上電壓、電流不僅隨時間變化而且還隨傳輸線的長度 變化有關(guān)。因此沿傳輸線上的電壓、電流表達式要用偏微分方程來表示；其次， 傳輸線間的電阻、電感、電容以及電導(dǎo)不僅互不行分，而且沿線隨機分布。常把 傳輸線單位長度上的電阻Ri、電感Li、電容Ci、電導(dǎo)Gi,統(tǒng)稱為傳輸線的分布 參數(shù)。2、何為長線？何為短線？答：當(dāng)傳輸線的幾何長度L比其上所傳輸?shù)碾姶挪ǖ淖钚〔ㄩL腦in還長，即LW 4咽時，傳輸線稱為長線，反之那么為短線1003、闡述金屬傳輸線消失R、L、C和G的緣由及它們的物理意義。答：是由于采用這些電路參數(shù)和相應(yīng)的VAR關(guān)系，通過基爾霍夫定律對傳 輸線上的信號進行爭論，可較為精確的列出傳輸線上任意

45、一點的V和I的表達式。物理意義：R取決于導(dǎo)線的材料和傳輸信號的頻率；L是由于變化的電流 流經(jīng)導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)部及其四周消失變化的磁通而產(chǎn)生的，導(dǎo)線的磁通量與產(chǎn)生 磁通的電流之比稱為電感頻率越高導(dǎo)線的電感越小；相互絕緣的平行雙導(dǎo)線可以 認為是電容器的兩個極板，從而產(chǎn)生電容C,線路的直徑越大，雙導(dǎo)線間距越近, 線路越長時電容量越大；G反映了雙導(dǎo)線之間的絕緣狀況，電導(dǎo)值越大導(dǎo)線之間 絕緣越差，漏電越嚴峻。4、傳輸線的特性阻抗和傳輸常數(shù)代表什么意義？答：傳輸線的特性阻抗是線上任意一點的電壓入射波和電流入射波的比值，或電壓反射波同電流反射波比值的負值。傳輸常數(shù)代表了信號的電磁波沿勻稱匹配線路傳輸時一，一個

46、單位長度回路內(nèi) 在幅值和相位上所發(fā)生的變化的程度。5、當(dāng)ZC=ZL時，傳輸線處于什么工作狀態(tài)？傳輸線具有什么特點？答：傳輸線處于行波工作狀態(tài)，特點如下：1、傳輸線上只存在入射波而無 反射波，電壓波或電流波處于純行波狀態(tài)；2、電壓波和電流波同相，其值之比 為傳輸線的特性阻抗Zc； 3、有傳輸線任意截面處向終端負載方向看進去的輸入阻抗Z,=Zc； 4、因沒有放射，始端向終端方向傳輸?shù)墓β?，全部被負載汲取,傳輸效率高。6、當(dāng)ZCWZL時，傳輸線處于什么工作狀態(tài)？傳輸線具有什么特點？答：此時傳輸線上既有行波，又有駐波，構(gòu)成行駐混合波狀態(tài)。7、通信回路的串音損耗與串音防衛(wèi)度的物理意義是什么？答：串音損耗

47、是表征主串回路對被串回路影響大小的量，其值越大，那么串音 功率越小，對相鄰回路的串音干擾越??；反之，串音干擾越大。串音防衛(wèi)度說明 被串回路本身對外來干擾的防衛(wèi)程度，串音防衛(wèi)度越大，那么防衛(wèi)力量越強。8、假設(shè)f=5MHz,同軸電纜回路的一次參數(shù)：電阻K電感L、=02mH/km,電導(dǎo)G|=15S/Zq 電容G = 33/版2。試求該同軸電纜的二次參數(shù)。解：特性阻抗Zc=回=、0.2*10： =77.85。 c Ng 33x10-9衰減常數(shù)和相移常數(shù)為:+ 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 亞G = 24 X 5 X1x Vo.2xW3x33xlO_9 = 80.71 rad/hnY = a + 7 = 2.79 + ;80.719、設(shè)某平行雙導(dǎo)線的直徑為2mm,間距為8mm,四周介質(zhì)為空氣，求其特性 阻抗。解：首先求L=21n2*五,C,=7兀 d1 D + D2-d2Ind10、設(shè)某同軸線的外導(dǎo)體內(nèi)直徑為20mm,內(nèi)導(dǎo)體外直徑為10mm,求其特性阻 抗；假設(shè)在內(nèi)外導(dǎo)體之間填充為2.20的介質(zhì)，求其特性阻抗。解：4=（6。/而）*111（取/） = 41.59。當(dāng)填充介質(zhì)后， 4=（60/而）* ln（D/J） = 28.040。第三章波導(dǎo)傳輸線理論1、波導(dǎo)為什么不能傳輸TEM波？答：由于假設(shè)金屬波導(dǎo)中存在TEM波，那么磁力線應(yīng)在橫截面上，而磁力 線應(yīng)是閉合的，依據(jù)右手螺旋規(guī)章，必有電場的縱向重量%,即位移電流為 dt支持磁場，假設(shè)沿此閉合磁力回線2對H做線積分，積分后應(yīng)等于軸向電流（即0 ）o2、波導(dǎo)波長與工作波長有何區(qū)分？答：波導(dǎo)中某波型沿波導(dǎo)軸向相鄰兩個點相位面變化2瓦（一個周期T）