電信傳輸原理及應用課后習題答案 9目 錄第一章 電信傳輸?shù)幕靖拍?第二章 金屬傳輸線理論4第三章 波導傳輸線理論7第四章 介質(zhì)光波傳輸理論13第五章 無線通信傳輸理論19第六章 移動通信傳輸信道的特性24第七章 微波通信傳輸信道的特征28第八章 衛(wèi)星通信傳輸線路的特征32I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，無論采用何種方法，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，就是利用電子技術實現(xiàn)傳輸信息和交流信息的通信方式。電信傳輸，就是指含有信息的電信號的傳輸。電信號按照不同的角度可有不同的分類，按照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)?，在接收端只要正確地判斷是“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)是如何組成的？答：一個完整的電信傳輸系統(tǒng)除了必須具備傳輸信道部分外，還需要有用戶終端設備、交換機、多路復用設備和傳輸終端設備（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时容^小，它一般只有毫瓦量級；三是電信傳輸?shù)男?，由于電信傳輸是弱電傳輸，其傳輸效率非常重要；四是電信傳輸離不開信號的變換。4、 常用傳輸介質(zhì)的結構及用途是什么？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)?，F(xiàn)有的傳輸線有架空明線、對稱電纜、同軸電纜、金屬波導管和光纖等；無線電傳播的傳輸介質(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：（1） 架空明線：架空明線是利用金屬裸導線捆扎在固定的線擔上的隔電子上，是架設在電線桿上的一種通信線路，現(xiàn)今多用于專網(wǎng)通信，如利用高壓輸電線實現(xiàn)載波通信；利用鐵路電氣汽車輸電線實現(xiàn)載波通信等；（2） 對稱電纜：市話對稱電纜是由若干條扭絞成對（或組）的導電芯線加絕緣層組合而成的纜芯，外面包裹有保護層的一個整體。主要作為傳統(tǒng)的話音通信介質(zhì)，是當前電信接入網(wǎng)的主體；（3） 同軸電纜：同軸電纜又稱為同軸線對，屬于不對稱的結構。它是由內(nèi)、外導體和內(nèi)、外導體之間的絕緣介質(zhì)和外護層四部分組成，同軸電纜主要用在端局間的中繼線、交換機與傳輸設備間中繼連接線、移動通信的基站發(fā)信機與天線間的饋線以及有線電視系統(tǒng)中用戶接入線等；（4） 金屬波導：金屬波導是用金屬制成的中空的柱狀單導體，金屬波導常用于微波或衛(wèi)星的收、發(fā)信機與天線間饋線使用；（5） 光纖：光纜是由光纖、加強件和外戶層構成。光纖是由纖芯、包層和涂敷層組成，光纖作為傳輸介質(zhì)主要優(yōu)點是傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸損耗小、抗電磁場干擾能力強、線徑細、重量輕、資源豐富等。為各種通信系統(tǒng)廣泛使用，光纖目前是最理想的傳輸線。（6） 無線信道：主要靠電磁波在大氣層的傳播來傳遞信息。5、 以功率電平為例，請簡述正電平、負電平和零電平的意義。答：由定義知，當時，電平為零，其含義是該點的功率等于基準功率。當時, 電平是負值,其含義是該點的功率小于基準功率。當時, 電平是正值，其含義是該點的功率大于基準功率。對于絕對功率電平來說，因為基準功率是lmw，所以當時，電平是正值，當時。電平是零值，當時，電平是負值。6、 試簡述絕對電平和相對電平的意義以及兩者之間的關系。答：所謂某點的電平，是指電信系統(tǒng)中某一信號的實測功率（或電壓、電流）值與某參考點的信號功率（或電壓、電流）之比的對數(shù)值，某參考點的信號功率（或電壓、電流）又稱為基準功率（或基準電壓、基準電流）。需指出的是：基準功率是基本不變的，而基準電壓或基準電流則是根據(jù)在某一阻抗上所獲得的基準功率來確定的。當阻抗變化時，基準電壓或基準電流也要隨之而變化。求相對向平時所取的基準是不固定的，被測量值和基準是相對的，而絕對電平的基準是固定的。在電話通信中，絕對電平的基準參考點的阻抗，功率是時，就可分別計算出絕對電壓電平的基準電壓和絕對電流電平的基準電流。7、 已知測試點的阻抗，其電壓為0.85V，試計算測試點上的絕對功率電平是多少？解：直接帶公式計算有：8、設電路某點的絕對功率電平為：（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2.72mW。（2）帶入上式得到e(-3)mW；（3）將-7dBm帶入，計算得到0.1995mW。9、已知測試點功率為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：。10、已知測試點電壓為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：第二章 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“短線”，可以認為傳輸線上所有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和一個電導元件G上，而連接元件的導線（傳輸線）則認為理想導線。常把這些獨立存在的R、C、L、G稱為集總參數(shù)；隨著傳輸信號頻率升高，此時傳輸線已工作在“長線”狀態(tài)，當信號通過“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)工作情況下，傳輸線上電壓、電流不僅隨時間變化而且還隨傳輸線的長度變化有關。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、電容以及電導不僅互不可分，而且沿線隨機分布。常把傳輸線單位長度上的電阻R1、電感L1、電容C1、電導G1，統(tǒng)稱為傳輸線的分布參數(shù)。2、何為長線？何為短線？ 答：當傳輸線的幾何長度L比其上所傳輸?shù)碾姶挪ǖ淖钚〔ㄩLmin還長，即時，傳輸線稱為長線，反之則為短線3、闡述金屬傳輸線出現(xiàn)R、L、C和G的原因及它們的物理意義。答：是因為利用這些電路參數(shù)和相應的VAR關系，通過基爾霍夫定律對傳輸線上的信號進行研究，可較為準確的列出傳輸線上任意一點的V和I的表達式。物理意義：R取決于導線的材料和傳輸信號的頻率；L是由于變化的電流流經(jīng)導體時，導體內(nèi)部及其周圍出現(xiàn)變化的磁通而產(chǎn)生的，導線的磁通量與產(chǎn)生磁通的電流之比稱為電感頻率越高導線的電感越小；互相絕緣的平行雙導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，雙導線間距越近，線路越長時電容量越大；G反映了雙導線之間的絕緣情況，電導值越大導線之間絕緣越差，漏電越嚴重。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均勻匹配線路傳輸時，一個單位長度回路內(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；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；4、因沒有發(fā)射，始端向終端方向傳輸?shù)墓β?，全部被負載吸收，傳輸效率高。6、當ZCZL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：串音損耗是表征主串回路對被串回路影響大小的量，其值越大，則串音功率越小，對相鄰回路的串音干擾越??；反之，串音干擾越大。串音防衛(wèi)度表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，則防衛(wèi)能力越強。8、若已知f=5MHz，同軸電纜回路的一次參數(shù)：電阻，電感，電導，電容。試求該同軸電纜的二次參數(shù)。解：特性阻抗衰減常數(shù)和相移常數(shù)為： 或者不乘以8.686可得：0.321714Np/km9、設某平行雙導線的直徑為2mm，間距為8mm，周圍介質(zhì)為空氣，求其特性阻抗。解：首先求，10、設某同軸線的外導體內(nèi)直徑為20mm，內(nèi)導體外直徑為10mm，求其特性阻抗；若在內(nèi)外導體之間填充為2.20的介質(zhì)，求其特性阻抗。解：當填充介質(zhì)后， 。第三章 波導傳輸線理論1、 波導為什么不能傳輸TEM波？答：因為若金屬波導中存在TEM波，那么磁力線應在橫截面上，而磁力線應是閉合的，根據(jù)右手螺旋規(guī)則，必有電場的縱向分量，即位移電流支持磁場，若沿此閉合磁力回線對H做線積分，積分后應等于軸向電流（即）。2、 波導波長與工作波長有何區(qū)別？答：波導中某波型沿波導軸向相鄰兩個點相位面變化2(一個周期T) 之間距離稱為該波型的波導波長，以P表示。而工作波長是由不同的信號波所特有的，與自身性質(zhì)有關。3、 一空氣填充的矩形波導，其截面尺寸a = 8cm, b = 4cm，試畫出截止波c長的分布圖，并說明工作頻率f1=3GHz和f2=5GHz的電磁波在該波導中可以傳輸哪些模式。解：根據(jù)公式可以得到，cm。圖略。由得，而各模式的截止波長為，可見，該波導在工作頻率為3GHz時，只能傳輸波。4、 若將3cm標準矩形波導BJ-100型（a = 22.86mm , b10.16mm）用來傳輸工作波長0= 5cm的電磁波，試問是否可能？若用BJ-58型（a =40.4mm, b = 20.2mm）用來傳輸波長0= 3cm的電磁波是否可能？會不會產(chǎn)生什么問題？解：（1）首先考慮TE 10波，因此，不能用來傳輸波長5cm的電磁波。（2）同上，因此可以傳輸。5、 設有標準矩形波導BJ-32型，a=72.12rnm, b34.04mm (1)當工作波長=6cm時，該波導中可能傳輸哪些模式？(2)設0=10cm并工作于TE10模式，求相位常數(shù)、波導波長p、相速度Vp、群速度Vg、和波阻抗ZTE10解：（1）可以傳輸；可以傳輸 可以傳輸m=1,n=1：，可以傳輸TE11和TM11波；m=1,n=2：，不能傳輸；m=2,n=1：，不能傳輸。因此，只能傳輸TE10、 TE11和TM11、。TE20（2），其中，帶入公式解得，。6、在BJ-100型的矩形波導中傳輸頻率f =10GHz的TE10模式的電磁波。(1）求C、p、和ZTE10(2)若波導寬邊a增大一倍，上述各量如何變化？(3)若波導窄邊尺寸b增大一倍，上述各量又將如何變化？(4)若波導截面尺寸不變，但工作頻率變?yōu)?5GHz，上述各量又將如何變化？解：（1），（2）（3）（4）方法同上。7、有一空氣填充的矩形波導工作于TE10模式，其工作頻率為10GHz，已測得波導波長p 4cm，試求： (1)截止頻率f,和截止波長C； (2）相速度Vp、群速度Vg和波阻抗ZTE10；解：（1）由公式得到，則；（2），。8、有一內(nèi)充空氣，b<a<2b的矩形波導，以保證單模傳輸為前提，且工作頻率在3GHz。若要求工作頻率至少高于主模截止頻率的20和至少低于次一高階模式截止頻率的20%，試設計該波導的截面尺寸a和b。注：由題意知，主模為TE10波，但次主模為可能為TE01波，也可能是TE20波。因為二者截止波長為，TE20：，TE01：2b。TE10：2a 0.8fc2> f>1.2fc1fc1=c/2a; fc2=c/2b0.8*c/2b > f>1.2* c/2a or 0.8*c/ > f>1.2* c/2aSo : a>6cm，b<4 cm9、設有空氣填充的內(nèi)直徑為5cm的圓形波導，試求： (1) TE11, TMo1和TE01,模式的截止波長； (2)當工作波長分別為7cm, 6cm和3cm時，波導中可能存在哪些模式？ (3) 0為7cm時主模的、Vp、Vg、p 和波阻抗。解：（1）直接查表有；（2）當工作波長為7cm時，故可以存在。，故不可以存在。，不可以存在。綜上，在工作波長為7cm時，波導中只能存在TE11波。同理可知，在工作波長為6cm時，可以存在的模式為TE11波和TM01波；在工作波長為3cm時，可以存在的模式為TE11、TE21、TE01、TE31、TM01、TM11以及TM21。（3）0為7cm時主模為TE11波，且有，； 。10、空氣填充的圓形波導中傳輸主模，已知工作頻率f = 5GHz, o /c= 0.9，試求： (1)該波導的內(nèi)直徑； （2）和p解：（1）f = 5GHz, o /c= 0.9知，因為是傳輸主模，則為TE11波，有6.67cm=3.41a得到a=1.96cm，則內(nèi)直徑為2a=3.92cm。（2）；11、設計一圓波導，工作波長=7 cm，只容許TE11波傳輸。解：在波導中單模傳輸?shù)臈l件是：2.623.41。得到2.053cm<a<2.672。即只要滿足圓波導的a在上述范圍內(nèi)，即可保證為單模傳輸，也即只容許TE11波傳輸。12、有一空氣同軸線的截面尺寸a =10mm, b = 40mm 。 (1)計算TE11, TE01和TM01三種模式的截止波長； (2)當工作波長0=10cm時，求TEM模和TE11模的相速度。解： （1），；（2）同軸線中相速度等于相應介質(zhì)中波的傳播速度。所以有在TEM模中的截止波長為 所以 同軸線中相速度等于相應介質(zhì)中波的傳播速度 對于TE11 13、有一同軸線內(nèi)導體的半徑a=0.5mm，b=1.75mm，若絕緣材料的介電常數(shù)為1。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。解：單模傳輸有c/f(b+)，代入數(shù)據(jù)得f<4.244GHz。第四章 介質(zhì)光波傳輸理論1什么是光纖的數(shù)值孔徑？答：光纖產(chǎn)生全反射時光纖端面最大入射角的正弦值稱為光纖的數(shù)值孔徑。2階躍型光纖場方程的推導思路是什么？答：請參考教科書。3用射線理論描述階躍型光纖的導光原理是什么？畫出示意圖答：已知纖芯半徑為a，折射率n1，包層折射率為n2并且有n1n2。當光線以fi角從空氣（n0=1）入射到光纖端面時，將有一部分光進入光纖，此時sinfi=。由于纖芯折射率n1n0空氣，則qzfi，光線繼續(xù)傳播以qz=（90°-qi）角射到纖芯和包層的界面處。如果qi小于纖芯包層界面的臨界角qc=arcsin（n2/n1），則一部分光線折射進包層最終被溢出而損耗掉，另一部分反射進入纖芯。但如此幾經(jīng)反射、折射后，很快就被損耗掉了。如果fi減小到f0如光線，則qz也減小到，即=（90°-qc），而qi增大。如果qi增大到略大于臨界角qc時，則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。當它繼續(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，光線就能從一端沿著折線傳到另一端。光纖中的子午線傳播4寫出導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：和。式中，U叫作導波徑向歸一化相位常數(shù)；W叫作導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波場沿徑向r的分布情況。光纖的歸一化頻率，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是導波截止的臨界狀態(tài)，對應的歸一化徑向常數(shù)uc和歸一化頻率vc的關系：vc=uc=mm-1,n, mm-1,n是m-1階Bessel函數(shù)的第n個根。5判斷某種模式能否在光纖中傳輸?shù)臈l件是什么？答：若V>Vc時，該模式在傳輸中不會截止；若VVc時，此模式截止。6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稱為單模光纖，單模光纖只傳輸一種模式即基模LP01或HE11，所以它不存在模式色散且?guī)挊O寬，一般都在幾十GHz·km以上，可實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LP11歸一化截止頻率，從而可得：0VVc(LP01)=2.4048這一重要關系稱為“單模傳輸條件”。7什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LP01或HE11。對某一光纖，每個模式，都對應有一個截止波長lc，當工作波長llc時，該模式可以傳輸；當llc時，該模式就截止了。對于單模光纖，其截止波長為lc=2pn1(2D)1/2a/Vc。8光纖產(chǎn)生的原因及其危害是什么？9光纖損耗和色散產(chǎn)生的原因及其危害是什么？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：造成光纖損耗的原因很多，主要有吸收損耗、散射損耗和附加損耗。吸收損耗是光波通過光纖材料時，一部分光能被消耗（吸收）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均勻使光散射將光能輻射出光纖外導致的損耗；附加損耗屬于來自外部的損耗或稱應用損耗，如在成纜、施工安裝和使用運行中使光纖扭曲、側壓等造成光纖宏彎和微彎所形成的損耗等。光纖的損耗將導致傳輸信號的衰減，光纖損耗是決定光纖通信系統(tǒng)中繼距離的主要因素之一。光纖的損耗將導致傳輸信號的衰減，所以把光纖的損耗又稱衰減。當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：；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，因而信號達到終端時會出現(xiàn)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，嚴重時，前后脈沖將互相重疊，形成碼間干擾，導致誤碼率增加。因此，色散決定了光纖的傳輸帶寬，限制了系統(tǒng)的傳輸速率或中繼距離。10光纖中都有哪幾種色散？解釋其含義。答：根據(jù)色散產(chǎn)生的原因，光纖的色散主要分為：模式色散、材料色散、波導色散和偏振模色散。下面分別給予介紹。模式色散一般存在于多模光纖中。因為，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，出現(xiàn)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；波導色散是針對光纖中某個導模而言的，在不同的波長下，其相位常數(shù)b不同，從而群速度不同，引起色散。波導色散還與光纖的結構參數(shù)、纖芯與包層的相對折射率差等多方面的原因有關，故也稱為結構色散；對于理想單模光纖，由于只傳輸一種模式（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x，y方向偏振，分別記作LPx01和LPy01，其相位常數(shù)bx，b y不同（bxby），相應的群速度不同，從而引起偏振色散。11.已知漸變型光纖纖芯的折射率分布為求: 光纖的本地數(shù)值孔徑NA(r)。解：，12均勻光纖芯與包層的折射率分別為：nl150，n2145，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時延差max ？（4）若在1km長的光纖上,將max減小為10ns/km, n2應選什么值.解：（1）；（2）；（3）由n1sinq1=n2sinq2可求出sinq1為1.45/1.5，則列出方程并解得此時所走的光程為1.034483km，max=（1.034483-1）/c=1.1494e-7s/m。更正：則 = （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。sinq1=1/1.003= n2/1.5，帶入數(shù)據(jù)得到，n2=1.4955。更正：由公式可得，代入數(shù)據(jù)可得: 1.49713. 已知階躍光纖纖芯的折射率nl1.465，相對折射率差 = 0.01，纖芯半徑a25m 試求:LPOl、LPO2、LP11和LP12模的截止波長各為多少？解：查表可以得到對應的Vc值分別為：0，3.8317，2.4048，5.5201，分別帶入公式lc=2pn1(2D)1/2a/Vc，得到以下各值：無截止波長；9.624m(8.493m)；13.533m；5.896m。14. 階躍光纖，若nl1.50, 0=l.3m，試計算（1）若= 025，為了保證單模傳輸，其纖芯半徑a應取多大？（2）若取a=5m ，為保證單模傳輸，應取多大？解：（1）單模傳輸?shù)臈l件，將數(shù)據(jù)帶入解出0<a<0.469m。 （2），帶入數(shù)據(jù)得到，0<<2.2e-3。15. 階躍折射率光纖中nl1.52，n21.49（1）光纖浸在水中（n01.33），求光從水中入射到光纖輸入端面的最大接收角； （2）光纖放置在空氣中，求數(shù)值孔徑。解：（1）至少保證光在光纖中傳播時發(fā)生全反射，則根據(jù)n1sinq1=n2sinq2有sinq1=1.49/1.52，則當光從水中進入光纖后的折射角的，根據(jù)公式n1sinq=n2sin有1.33* sinq=1.52*，帶入數(shù)據(jù)解得q=0.227rad，則最大接收角為0.456rad。 16. 一階躍折射率光纖，纖芯半徑a=25m，折射率nl1.50，相對折射率差=1，長度 L=2km。求：（1）光纖的數(shù)值孔徑； （2）子午光纖的最大時延差； （3）若將光纖的包層和涂數(shù)層去掉，求裸光纖的NA和最大時延差。解：（1）（2）因為，求得，所以有max =（3）n2=1.0，。時延差略。第五章 無線通信傳輸理論1、簡述無線電波的傳播方式及其特點。答：無線電波的傳播方式主要有地面波傳播、天波傳播、散射傳播和視距傳播。地面波傳播是指無線電波沿著地球表面的傳播，簡稱地波。其特點是信號比較穩(wěn)定，但電波頻率愈高，地面波隨距離的增加衰減愈快。因此，這種傳播方式主要適用于長波和中波波段。天波傳播是指電波由高空電離層反射回來面到達地面接收點的這種傳播方式。長、中、短波都可以利用天波進行遠距離通信。散射傳播是利用對流層或電離層中介質(zhì)的不均勻性或流星通過大氣時的電離余跡對電磁波的散射作用來實現(xiàn)遠距離傳播的。這種傳播方式主要用于超短波和微波遠距離通信。視距（直射）傳播是指在發(fā)射天線和接收天線間能相互“看見”的距離內(nèi)，電波直接從發(fā)射端傳播到接收端(有時包括有地面反射波)的一種傳播方式，又稱為直接波傳播。微波波段的無線電波就是以視距傳播方式來進行傳播。視距傳播的應用可分為三類情況。第一類是指地面上的視距傳播，如移動通信和微波接力電路等；第二類是指地面上與空中目標之間的視距傳播，如與飛機、通信衛(wèi)星等)；第三類是指空間通信系統(tǒng)之間的視距傳播，如飛機之間、宇宙飛行器之間等。2、簡述無線電波傳播特性。答：電源波的波長不同，其傳播方式和特點也不同。但電磁波在傳播過程中有以下共同特性。電磁波在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播。在均勻媒質(zhì)中，電磁波各射線的傳播速度相同，傳播中各射線相互平行，電磁場方向不變所以傳播方向不變，即按原先的方向直線向前傳播。能量的擴散與吸收。當電磁波離開天線后，便向四面八方擴散，隨著傳播距離增加，電磁波能量分布在越來越大的面積上，由于天線輻射的總能量定，所以離開天線的距離越遠，空間的電磁場就越來越弱。反射與折射。當電波由種媒質(zhì)傳播到另一種媒質(zhì)時，在兩種媒質(zhì)的交界面上，傳播方向會發(fā)生改變，產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。電波的反射和折射同樣遵守光學的反射和折射定律。電波的干涉。由同一電波源所產(chǎn)生的電磁波，經(jīng)過不同的路徑到達某接收點時，該接收點的場強由不同路徑的電波合成，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，也稱為多經(jīng)效應。合成電場強度與各射線電場的相位有關，當它們同相位時，合成場強最大；反相時，合成場強最小。所以當接收點不同相位時，合成場強也是變化的。繞射現(xiàn)象。電波在傳播過程中有一定的繞道障礙物的能力。這種現(xiàn)象稱為繞射。由于電波具有一定的繞射能力，所以能繞過高低不平的地面或有一定高度的障礙物，然后到達接收點。因而有時在障礙物后面也能收到無線電信號。電波的繞射能力與波長和障礙物幾何尺寸有關，當障礙物的大小確定后，波長越長，繞射能力越強，波長越短，繞射能力越弱。3、介紹傳輸介質(zhì)對電波傳播的影響。答：不同路由的中繼段，當?shù)孛娴牡匦尾煌瑫r，對電波傳播的影響也不同。主要分以下幾點討論。地面對無線電波傳播的影響主要有反射、繞射和地面散射。地面可以把天線發(fā)出的一部分號能量反射到接收天線（光滑地面或水面反射的能量更大些），與主波（直射波）信號產(chǎn)生干涉，并與主波信號在收信點進行矢量相加，其結果是收信電平與自由空間傳播條件下的收信電平相比，也許增加，也許減小。大氣對無線電波傳播的影響在空間通信業(yè)務中，無線電波穿過大氣層時，除路徑損耗外，還會產(chǎn)生其他影響。對流層與同溫層、電離層不同，它除了含有各種氣體外，還含有大量的水蒸氣以及水氣的凝結物?？傊?，在無線通信中，由于跨越距離大，因此影響電波傳播的因素也很多。主要有大氣對無線電波的折射和衰減。4、解釋自由空間和自由空間損耗的概念。答：略。5、惠更斯-菲涅爾原理的基本思想是什么？解釋菲涅耳區(qū)的概念。答：惠更斯菲涅耳原理關于光波或電磁波波動性學說的基本思想：光和電磁波都是一種振動，振動源周圍的媒質(zhì)是有彈性的，故一點的振動可通過媒質(zhì)傳遞給鄰近的質(zhì)點，并依次向外擴展，而成為在媒質(zhì)中傳播的波?；莞乖硎?，一點源的振動可傳遞給鄰近質(zhì)點，使其成為二次波源。當點源發(fā)出球面波時，2次波源產(chǎn)生的波前也是球面，3次，4次波源也是如此。由解析幾何可知，平面上一動點至兩定點T，R的距離之和為常數(shù)時，此動點軌跡為橢圓。在空間，此動點軌跡為旋轉(zhuǎn)橢球面，如圖5-4所示。若在討論微波傳播時，當該常數(shù)為，動點軌跡為第1菲涅耳橢球面，式中。若該常數(shù)為，動點軌跡為第2菲涅耳橢球面，圖5-4中分別用A和B標出。常數(shù)為且n1，2，時，動點軌跡為第n菲涅耳橢球面。6、K值是怎樣定義的？溫帶地區(qū)K值變化范圍是多大？K值的變化意味著什么？答：由于大氣折射的作用，使實際的電波傳播不是按直線進行，而是連續(xù)折射彎曲的曲線，為了便于分析，在工程上，引入“等效地球半徑Re”概念。引入Re后，便可把電波仍視為直射線，而真正地球半徑R（6370km）變成了Re，。定義K為等效地球半徑系數(shù)： ，由此式可知，K由折射率梯度決定，而又受溫度、壓力、濕度等參數(shù)的影響，故K是反映氣象參數(shù)對電波傳播影響的重要系數(shù)。大氣折射對電波傳播路徑的影響，可以根據(jù)電波受大氣折射的軌跡，對大氣折射分為三類，當> 0，時，ReR， 此時電波射線折射向上彎曲，與地球彎曲方向相反，故稱負折射。當 < 0，K時，Re>R，此時電波射線折射向下彎曲，與地球彎曲方向相同，故稱正折射。在正折射中，K稱為臨界折射。K=4/3，=4R稱為標準大氣折射；K<0，<R時稱為超折射現(xiàn)象。當 = 0，K1時，ReR，此時大氣折射指數(shù)不隨高度變化，大氣為均勻介質(zhì)，射線軌跡為一直線，相當電波射線的曲率半徑，故稱無折射。7、大氣和地面造成了幾種衰落？衰落產(chǎn)生的原因以及抗衰落所采用的技術有那些？答：當電波傳播空間的參數(shù)變化時，收信端的收信電平會偏離設計值，稱為傳播衰落。引起衰落的原因是多方面的，大體上可以歸為兩大類：第一類是由氣象條件的不平穩(wěn)變化引起的，如大氣折射的慢變化，雨霧衰減以及大氣中不均勻體的散射等引起的衰落；第二類是由多徑傳播引起的衰落。由于氣象條件不平穩(wěn)變化，使傳播發(fā)生異常，可能出現(xiàn)多條傳播路徑這就稱為多徑傳播。這時到達接收天線的幾條射線在垂直天線口面上的相位不可能完全相同，產(chǎn)生相互迭加干擾，使合成信號產(chǎn)生或深或淺的衰落。抗衰落一般采用分集技術和自適應均衡技術來實現(xiàn)。主要技術有分集技術和自適應均衡。8、微波和衛(wèi)星通信中將采用哪些抗衰落技術？答：在微波和衛(wèi)星通信中，主要采用的是分集技術和自適應均衡技術來實現(xiàn)抗衰落。9、無線（如衛(wèi)星、移動通信）中將采用哪些抗衰落技術？答：減少通信距離；增加發(fā)送功率；調(diào)整天線高度；選擇合適路由；在移動通信中采用微蜂窩、直放站；采用分集技術、均衡技術、瑞克技術、糾錯技術等。10、簡述碼分多址的工作原理。答：碼分多址（CDMA，Code Division Multiple Access）是一種利用信號結構的正文性來鑒別有用信號的多址方式。在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，站址的劃分是根據(jù)各站的碼型結構不同來實現(xiàn)的。各地球站可以便用相同的載波頻率，占用同樣的射頻帶寬，在任意時間內(nèi)發(fā)射信號。一般選擇偽隨機(PN)碼作地址碼。一個地球站發(fā)出的信號，只能用與它相關的接收機才能檢測出來。11、已知發(fā)信功率PT =10W，工作頻率f = 4. 2GHz，兩微波站相距50km, GT =1000倍，GR =38dB , 收、發(fā)天線的饋線損耗Lr= Lt =3dB。求：在自由空間傳播條件下接收機的輸入功率電平和輸入功率。解：將PT=1W換成電平值，12、已知兩微波站相距46km，反射點離發(fā)端18km，且天線高度恰好滿足自由空間的余隙h0，通信頻率為6GHz，地面反射因子0.7。求：天線的自由空間的余隙h0和衰落因子Lk解：首先求F1，13、某微波傳輸信道，發(fā)射天線的增益為32dB，接收天線的的增益為20dB，收發(fā)距離為24500 km，載波中心頻率為6.904GHz，求該信道的基本傳輸損耗為多少?若發(fā)射功率為25w,接收機的接收到的功率為多少?解：（1）（2）14、已知在自由空間傳輸條件下接收機的收信功率P=-35dBm，在傳輸途中有如圖5-7所示的刃形障礙物，且hc= -0.5F1 (F1是第1費涅耳區(qū)半徑) ，求此時收信功率電平。解：由hc= -0.5F1可知hc/ F1= -0.5，查圖得到損耗為L=12dB，此時的接收功率電平為P=-35-12= 一47dBm。第六章 移動通信傳輸信道的特性1、 何謂移動通信？答：所謂移動通信，就是通信的一方或雙方是在移動中實現(xiàn)通信的。2、 移動通信的信道有些什么特點？答：移動通信的傳輸特點：1、必須利用無線電波進行信息傳輸；2是在復雜的干擾環(huán)境中進行的傳輸；3頻譜資源非常有限；4、傳輸效果涉及的因素眾多。3、 移動通信的工作方式有哪幾種？各有什么特點？答：移動通信的工作方式分為單工通信方式和雙工通信方式。所謂單工通信方式，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式，消息只能單方向進行傳輸；所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式。在這種方式下，雙方都可同時進行收發(fā)消息，全雙工通信的信道必須是雙向信道。4、 GSM移動通信系統(tǒng)由幾部分組成？每部分的作用是什么？答： 移動通信系統(tǒng)一般由移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、移動交換子系統(tǒng)（MSS）以及與其他網(wǎng)（如PSTN、Internet等）相連的中繼線等組成。移動臺或移動終端（MT）是移動通信系統(tǒng)不可缺少的一部分，它有手持機和車載臺等類型。目前，移動終端除基本的電話業(yè)務以外，還可為用戶提供一些數(shù)據(jù)業(yè)務、多媒體業(yè)務和移動增值業(yè)務等非話音業(yè)務。基站子系統(tǒng)包括一個基站控制器(BSC)和由其控制的若干個基站收發(fā)信機(BTS)或基站（BS）。基站子系統(tǒng)負責管理無線資源，實現(xiàn)固定網(wǎng)與移動用戶之間的通信連接，傳送或接收系統(tǒng)信號和用戶信息。發(fā)信機（BTS）與基站控制器（BSC）之間采用有線中繼電路傳輸信號，有時也可采用微波中繼方式。移動交換子系統(tǒng)(MSS)主要包括移動交換中心(MSC/GMSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、認證中心(AUC)、短消息業(yè)務中心(SMC)等。移動交換中心主要用來處理信息的交換和整個系統(tǒng)的集中控制管理，負責交換移動臺各種類型的呼叫，如本地呼叫、長途呼叫和國際呼叫，提供連接維護管理中心的接口，還可以通過標準接口與基站子系統(tǒng)、其他MSC、固定電話網(wǎng)（PSTN）/Internet等外部網(wǎng)絡連接。為有效地提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務，現(xiàn)在移動交換子系統(tǒng)還包括相應的分組業(yè)務節(jié)點，如SGSN,GGSN等。在現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡中，移動臺與基站通過無線鏈路建立連接，然后通過地面電路連接到移動業(yè)務中心（MSC），再通過網(wǎng)關移動業(yè)務中心（GMSC）接入公共電話交換網(wǎng)絡（PSTN）或其它的公共陸地移動網(wǎng)絡（PLMN）。在這種網(wǎng)絡中，移動性管理是通過HLR/VLR結構實現(xiàn)的。5、 指出移動通信的傳輸特點。答：移動通信是在復雜的干擾環(huán)境中進行的傳輸。無線電波傳輸方式具有復雜性、開放性。移動通信系統(tǒng)的移動臺和基站臺所發(fā)射的微波段的無線電波，在傳播中不僅存在大氣（自由空間）傳播損耗，還有經(jīng)多條不同路徑來的眾多反射波合成的多徑信號產(chǎn)生的多徑衰落。地形構造、粗糙程度和各種建筑物的阻擋、屏蔽作用以及散射和多徑反射等的影響都將使信號發(fā)生衰落。6、 闡述頻分雙工和時分雙工的區(qū)別和各自特點。答：區(qū)別：在頻分雙工中，收發(fā)用不同的頻段，但時間上連續(xù)收發(fā)；在時分雙工方式中，收發(fā)用同一頻段，但通過不同時間段進行收發(fā)。各自特點：在FDD方式中，接收和傳送位于分離的兩個對稱頻率信道上，用保證頻段來分離接收和傳送信道。在TDD方式中接收和傳送是利用同一頻率信道的不同時隙實現(xiàn)的，用保證時間來分離接收與傳送信道。7、 敘述典型移動通信系統(tǒng)的主要工作頻段。答：GSM采用的是900MHz頻段，IS-95采用的是800MHz，分配給第三代移動通信的是2GHz。8、 介紹產(chǎn)生陰影效應和多徑效應的原因。答：當電磁波在傳輸路徑上遇到高矮、位置、占地面積不等的建筑物，起伏的地形、山峰和森林等阻擋時，會形成電磁場的陰影，移動臺通過這些陰影時就會造成接收場強中值的變化，這就是產(chǎn)生陰影效應的原因。實際中接收點的電波是直射波、反射波、繞射波和散射波的合成，由于每條傳播路徑各不相同，各路徑信號的時延也各不相同，接收點信號的矢量合成的結果就形成接收點場強瞬時值的快速、大幅度的變化，這就是引起多徑效應的原因。9、 給出按照多徑信道特征參數(shù)不同劃分的信道分類。答：可以分為3類：（1）平坦衰落信道和頻率選擇性衰落信道；（2）快衰落信道和慢衰落信道；（3）空間選擇性衰落信道和非空間選擇性衰落信道。10、 簡述噪聲的分類和特性。答：噪聲分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲，內(nèi)部噪聲只要是設備本身產(chǎn)生的噪聲，而外部噪聲才是真正對移動信道的影響較大的噪聲。11、 解釋鄰道干擾、同頻道干擾、互調(diào)干擾、遠近效應和符號間干擾。答：鄰道干擾是指相鄰的或鄰近頻道之間信號的相互干擾。同頻道干擾是指所有落到接收機同帶內(nèi)的與有用信號頻率相同或相近的無用信號的干擾。互調(diào)干擾是指試傳輸信道中的非線性電路產(chǎn)生的。遠近效應是指近處無用信號壓制遠處有用信號的現(xiàn)象。符號間干擾是由于數(shù)字脈沖的擴展造成相鄰符號的重疊，從而產(chǎn)生的干擾。12、 基站天線有效高度為50m，移動臺天線高度為2m，由r0=10km和要求的有用信號和干擾信號的比S/I =22 dB，試求同道再用距離D。解：13、 當一個基站同時接收兩個移動臺發(fā)來的信號，一個移動臺離基站為0.1km，另一個離基站為10km ，單位路徑損耗相等，試求其近端 遠端比干擾。解：近端 遠端比干擾 14、 已知市區(qū)移動臺的工作頻率為350MHz，其接收機帶寬為16kHz，試求接收機輸入端的人為噪聲功率為多少dBw?解：基準噪聲功率：N0=10 lg kT0BN =10lg（1.38×10 -23×290×16×10 3）= -162dBw由查表得市區(qū)人為噪聲功率系數(shù)在頻率為350MHz時的Fa=27dB，故接收機輸入端的平均人為噪聲功率： N=Fa+ N0= -162 dBw +27dB=-135 dBw 。15、 某一移動信道，工作頻段為450 MHz，基站天線高度為50 m，天線增益為10 dB，移動臺天線高度為3m，天線增益為0 dB；在市區(qū)工作，傳播路徑為中等起伏地，通信距離為10km。試求：(1)傳播路徑損耗中值；(2)若基站發(fā)射機送至天線的信號功率為20 W，求移動臺天線得到的信號功率中值。解：(1）根據(jù)已知條件，帶入公式直接求得自由空間傳播損耗 由圖6-19查得市區(qū)基本損耗中值: Am（f,d）=27dB 由圖6-20(a）可得基站天線高度增益因子:Hb(hb,d)=-12dB 由圖6-20(b）移動臺天線高度增益因子: Hm(hm,f)=0dB把上述各項代入式(6-23)，可得傳播路徑損耗中值為 （答案計算）修改：（2）移動臺天線得到的信號功率中值PP：Pp(dB) (修改的值)16、 已知干擾的頻率fA=150.2MHz、fB=150.1MHz、fC =150.0MHz。問當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?解：由式（6.21）得 2fA fB = 150.3 MHz ；fA + fB fC = 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用情況。答：當前微波中繼傳輸系統(tǒng)的應用主要有準同步數(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)的應用最為典型。具體的應用有：微波中繼傳輸系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應用，微波中繼傳輸系統(tǒng)移動通信網(wǎng)中的應用。1、 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為發(fā)射點，R為接收點）線的垂直距離hc稱為余隙。2、 簡述微波通信常用頻率。 答：300MHz-3000GHz3、 簡述微波常用天線的種類及其特點。答：卡賽格林天線結構、拋物面天線結構、喇叭天線結構、微帶天線結構、智能天線結構。4、 .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。5、 微波天線高度的選取應考慮哪些因素？答：（1）云、霧、雨等小水滴對微波能量的熱吸收以及氧分子對微波的諧振吸收。（2）云、霧、雨等小水滴對微波的散射情況。（3）對流層溫度、壓力、水汽含量等因素。6、 已知微波發(fā)信功率4W，工作頻率4000MHZ，微波兩站相距50km，發(fā)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)損耗Lr=2 dB, Lt=1 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Lp為：Lp=32.45+20lgd(km)+20lg(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+Lp)dB=10lg4000-2-1-83.46=-50.44dBm 易知L=6dB。 微波接收機實際接收功率為： Pr(dBm)=Pro(dBm)-L(dBm)=-50.44dBm-6dB=-56.44dBm7、 若兩相鄰微波站A、B相距48km，反射點距A站18km和24km，求此兩種情況下的地面突起高度h1和h2各是多少？若又考慮大氣折射時的K值為4/3，再求上述兩種情況下的等效地面突起高度he1和he2各是多少m？解：(1)設反射點分別為C點和G點。各點至AB的垂直距離為h1和h2。通過E點作地球的直徑DE，hDE。因h<<2R(R6400km),故在ADE與BEF中，ADF=ABF, DAB=DFB, DEA=BEF.故ADE與BEF相似，于是： DE:EB=AE:EF而AE=d1,EB=d2,又EF>>DE,EF2R,故可得:h1:d2=d1:2R h1=d1d2/2R0.04218km 同理：h2=0.045km(2)考慮到大氣折射K=4/3時，上述情況下C點等效地面突起高度為:he1=d1d1/2Re=d1d2/2KR0.03164km同理，G點等效地面突起高度為：he2=d1d2/2Re=d1d2/2KR=0.03375km。8、 設微波中繼通信采用f10GHz，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=1，保證自由空間余隙h0時，等高收發(fā)天線的最小高度；（2）在k4/3時，收發(fā)天線最小高度。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，可設中點為反射點（一般以地形最高點為反射點），d1=d2=25km,而，于是自由空間余隙為：，當K=1時，地面凸起高度：確定收發(fā)天線高度時，應使地面凸起高度最大處還留有h0的傳播空間，故（2）k4/3時，地面凸起高度：9、 已知某數(shù)字微波通信系統(tǒng)的技術指標如下：理論載噪比20dB，固定惡化=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NNFKToB=2.1*1.38e(-23)*290*26.8e6= 2.25e-13w。，所以有10、 已知一個6GHz的SDH 155Mbit/s系統(tǒng)的傳輸信道參數(shù)如下：發(fā)射機的發(fā)射電平等于42dBm，收、發(fā)端天線增益各為43dB，單端饋線損耗Lf2.5dB，附加損耗Lc=2.5dB，信道的頻帶寬度為25.833MHz，實際門限載噪比C/N25.1dB，噪聲系數(shù)2dB，收發(fā)兩端之間的距離60km。試計算出系統(tǒng)的平衰落儲備是多少？解：根據(jù)公式，直接帶入數(shù)據(jù)解得，第八章 衛(wèi)星通信傳輸線路的特征1. 簡要敘述衛(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)適合什么樣的應用領域。答：衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點是：（1）通信范圍大，只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋進行的范圍均可進行通信。（2）不易受陸地災害影響。（3）建設速度快。（4）易于實現(xiàn)廣播和多址通信。（5）電路和話務量可靈活調(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。主要應用領域：（1）機內(nèi)通信服務 （2）衛(wèi)星導航的定位應用 （3）衛(wèi)星導航在運輸上的應用（4）衛(wèi)星導航在非運輸上的應用（5）數(shù)字電影 （6）衛(wèi)星無線電 （7）衛(wèi)星遙感業(yè)務2. 衛(wèi)星通信系統(tǒng)由哪幾部分組成? 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）四大部分組成。跟蹤遙測與指令分系統(tǒng)又稱為測控站，它是受衛(wèi)星控制中心自直接管轄的、衛(wèi)星測控系統(tǒng)的附屬部分。它與衛(wèi)星控制中心結合，其任務是：檢測和控制火箭并對衛(wèi)星進行跟蹤測量；控制其準確進入靜止軌道上的指定位置；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)及其他部分的工作狀態(tài)，使其正常工作；必要時，控制衛(wèi)星的退役。監(jiān)控管理分系統(tǒng)又稱衛(wèi)星控制中心，它的任務是對定點的衛(wèi)星在業(yè)務開通前、后進行通信性能的監(jiān)測和控制，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發(fā)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)星控制中心為主體的衛(wèi)星控制系統(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)的主要組成部分，所有的用戶終端將通過它接入衛(wèi)星通信線路。根據(jù)地球站的大小和用途不同，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部分組成。空間段以衛(wèi)星為主體，并包括地面衛(wèi)星控制中心SCC和跟蹤、遙測和指令站TT&C，在TTC站與衛(wèi)星之間，有一條控制和監(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)器不僅僅能提供足夠的增益（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。3. 衛(wèi)星通信使用哪些工作頻段? 原因是什么? 目前使用較多的衛(wèi)星通信業(yè)務主要有哪些?答：通信衛(wèi)星比較適合的工作頻段宜選在110,最理想的頻段是46。4. 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)星軌道的傾角分為以下三種：（1）若衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面重合，則此衛(wèi)星軌道稱為赤道軌道；（2）若衛(wèi)星軌道平面穿過地球的南北極，即與赤道平面垂直，則稱為極軌道；（3）衛(wèi)星軌道平面傾斜于赤道平面，則稱為傾斜軌道。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），此時；（2）中軌道（MEO，Medium Earth Orbit），此時5000kmh20000km；（3）高軌道（HEO，Highly Elliptical Orbit），其軌道高度h20000km。對靜止衛(wèi)星來說，由于地球結構的不均勻和太陽、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理想軌道的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為衛(wèi)星的攝動。5. 有哪幾種干擾在衛(wèi)星通信中必須考慮? 它們的產(chǎn)生原因是什么？答：（1）系統(tǒng)熱噪聲與等效噪聲溫度