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(hào)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。電信號(hào)按照不同的角度可有不同的分類，按照電信號(hào)傳載信息的形式的不同，可分為：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種類型。模擬信號(hào)，是指模擬、仿照原有消息變化的電信號(hào)，這種信號(hào)的幅度變化是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)；數(shù)字信號(hào)在時(shí)間上和幅度上的取值都是離散的。數(shù)字信號(hào)在傳輸上有很多優(yōu)點(diǎn)，最主要的是它的抗干擾性強(qiáng)。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(gè)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(shè)備、交換機(jī)、多路復(fù)用設(shè)備和傳輸終端設(shè)備（收發(fā)信機(jī)）等。3、 電信傳輸有些什么特點(diǎn)？答：一是傳輸信號(hào)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(jí)；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(hào)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(hào)的傳輸實(shí)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(duì)稱電纜、同軸電纜、金屬波導(dǎo)管和光纖等；無線電傳播的傳輸介質(zhì)是對(duì)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(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，如利用高壓輸電線實(shí)現(xiàn)載波通信；利用鐵路電氣汽車輸電線實(shí)現(xiàn)載波通信等；（2） 對(duì)稱電纜：市話對(duì)稱電纜是由若干條扭絞成對(duì)（或組）的導(dǎo)電芯線加絕緣層組合而成的纜芯，外面包裹有保護(hù)層的一個(gè)整體。主要作為傳統(tǒng)的話音通信介質(zhì)，是當(dāng)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(duì)，屬于不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。它是由內(nèi)、外導(dǎo)體和內(nèi)、外導(dǎo)體之間的絕緣介質(zhì)和外護(hù)層四部分組成，同軸電纜主要用在端局間的中繼線、交換機(jī)與傳輸設(shè)備間中繼連接線、移動(dòng)通信的基站發(fā)信機(jī)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(dǎo)：金屬波導(dǎo)是用金屬制成的中空的柱狀單導(dǎo)體，金屬波導(dǎo)常用于微波或衛(wèi)星的收、發(fā)信機(jī)與天線間饋線使用；（5） 光纖：光纜是由光纖、加強(qiáng)件和外戶層構(gòu)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(diǎn)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(qiáng)、線徑細(xì)、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。8. 以功率電平為例，請(qǐng)簡述正電平、負(fù)電平和零電平的意義。答：由定義知，當(dāng)時(shí)，電平為零，其含義是該點(diǎn)的功率等于基準(zhǔn)功率。當(dāng)時(shí), 電平是負(fù)值,其含義是該點(diǎn)的功率小于基準(zhǔn)功率。當(dāng)時(shí), 電平是正值，其含義是該點(diǎn)的功率大于基準(zhǔn)功率。對(duì)于絕對(duì)功率電平來說，因?yàn)榛鶞?zhǔn)功率是lmw，所以當(dāng)時(shí)，電平是正值，當(dāng)時(shí)。電平是零值，當(dāng)時(shí)，電平是負(fù)值。9. 試簡述絕對(duì)電平和相對(duì)電平的意義以及兩者之間的關(guān)系。答：所謂某點(diǎn)的電平，是指電信系統(tǒng)中某一信號(hào)的實(shí)測功率（或電壓、電流）值與某參考點(diǎn)的信號(hào)功率（或電壓、電流）之比的對(duì)數(shù)值，某參考點(diǎn)的信號(hào)功率（或電壓、電流）又稱為基準(zhǔn)功率（或基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流）。需指出的是：基準(zhǔn)功率是基本不變的，而基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流則是根據(jù)在某一阻抗上所獲得的基準(zhǔn)功率來確定的。當(dāng)阻抗變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流也要隨之而變化。求相對(duì)向平時(shí)所取的基準(zhǔn)是不固定的，被測量值和基準(zhǔn)是相對(duì)的，而絕對(duì)電平的基準(zhǔn)是固定的。在電話通信中，絕對(duì)電平的基準(zhǔn)參考點(diǎn)的阻抗，功率是時(shí)，就可分別計(jì)算出絕對(duì)電壓電平的基準(zhǔn)電壓和絕對(duì)電流電平的基準(zhǔn)電流。10. 已知測試點(diǎn)的阻抗，其電壓為0.85V，試計(jì)算測試點(diǎn)上的絕對(duì)功率電平是多少？解：直接帶公式計(jì)算有：11. 設(shè)電路某點(diǎn)的絕對(duì)功率電平為：（1）0.5Np （2）-1.5Np （3）-7dBm試求該點(diǎn)的功率值。解：（1）將0.5Np帶入公式，計(jì)算得到2.72mW。（2）帶入上式得到e(-3)mW；（3）將-7dBm帶入，計(jì)算得到0.1995mW。12. 已知測試點(diǎn)功率為0.2W，線路始端功率為10mW，求測試點(diǎn)的相對(duì)功率電平值。解：直接帶入公式得到：。13. 已知測試點(diǎn)電壓為0.7V，線路始端電壓為0.2V，求測試點(diǎn)的相對(duì)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(shí)，常把傳輸線當(dāng)“短線”，可以認(rèn)為傳輸線上所有的電場能都全部集中在了一個(gè)電容器C中，磁場能都全部集中在了一個(gè)電感器L中，把消耗的電磁能量集中在一個(gè)電阻元件R和一個(gè)電導(dǎo)元件G上，而連接元件的導(dǎo)線（傳輸線）則認(rèn)為理想導(dǎo)線。常把這些獨(dú)立存在的R、C、L、G稱為集總參數(shù)；隨著傳輸信號(hào)頻率升高，此時(shí)傳輸線已工作在“長線”狀態(tài)，當(dāng)信號(hào)通過“長線”傳輸線所需要的傳輸時(shí)間與信號(hào)變化的一個(gè)周期所需要的時(shí)間接近時(shí)，即使在穩(wěn)態(tài)工作情況下，傳輸線上電壓、電流不僅隨時(shí)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(dá)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)不僅互不可分，而且沿線隨機(jī)分布。常把傳輸線單位長度上的電阻R1、電感L1、電容C1、電導(dǎo)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(dāng)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(shí)，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?yàn)槔眠@些電路參數(shù)和相應(yīng)的VAR關(guān)系，通過基爾霍夫定律對(duì)傳輸線上的信號(hào)進(jìn)行研究，可較為準(zhǔn)確的列出傳輸線上任意一點(diǎn)的V和I的表達(dá)式。物理意義：R取決于導(dǎo)線的材料和傳輸信號(hào)的頻率；L是由于變化的電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部及其周圍出現(xiàn)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??；互相絕緣的平行雙導(dǎo)線可以認(rèn)為是電容器的兩個(gè)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(shí)電容量越大；G反映了雙導(dǎo)線之間的絕緣情況，電導(dǎo)值越大導(dǎo)線之間絕緣越差，漏電越嚴(yán)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(diǎn)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(fù)值。傳輸常數(shù)代表了信號(hào)的電磁波沿均勻匹配線路傳輸時(shí)，一個(gè)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(shí)，傳輸線處于什么工作狀態(tài)？傳輸線具有什么特點(diǎn)？答：傳輸線處于行波工作狀態(tài)，特點(diǎn)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(fù)載方向看進(jìn)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?fù)載吸收，傳輸效率高。6、當(dāng)ZCZL時(shí)，傳輸線處于什么工作狀態(tài)？傳輸線具有什么特點(diǎn)？答：此時(shí)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：串音損耗是表征主串回路對(duì)被串回路影響大小的量，其值越大，則串音功率越小，對(duì)相鄰回路的串音干擾越?。环粗?，串音干擾越大。串音防衛(wèi)度表明被串回路本身對(duì)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(qiáng)。8、若已知f=5MHz，同軸電纜回路的一次參數(shù)：電阻，電感，電導(dǎo)，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(shè)某平行雙導(dǎo)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(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；若在內(nèi)外導(dǎo)體之間填充為2.20的介質(zhì)，求其特性阻抗。解：當(dāng)填充介質(zhì)后， 。 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：因?yàn)槿艚饘俨▽?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，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(duì)H做線積分，積分后應(yīng)等于軸向電流（即）。2、 波導(dǎo)波長與工作波長有何區(qū)別？答：波導(dǎo)中某波型沿波導(dǎo)軸向相鄰兩個(gè)點(diǎn)相位面變化2(一個(gè)周期T) 之間距離稱為該波型的波導(dǎo)波長，以P表示。而工作波長是由不同的信號(hào)波所特有的，與自身性質(zhì)有關(guān)。3、 一空氣填充的矩形波導(dǎo)，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(dǎo)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(dǎo)在工作頻率為3GHz時(shí)，只能傳輸波。4、 若將3cm標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)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(huì)不會(huì)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(shè)有標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)BJ-32型，a=72.12rnm, b34.04mm (1)當(dāng)工作波長=6cm時(shí)，該波導(dǎo)中可能傳輸哪些模式？(2)設(shè)0=10cm并工作于TE10模式，求相位常數(shù)、波導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)寬邊a增大一倍，上述各量如何變化？(3)若波導(dǎo)窄邊尺寸b增大一倍，上述各量又將如何變化？(4)若波導(dǎo)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(dǎo)工作于TE10模式，其工作頻率為10GHz，已測得波導(dǎo)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(dǎo)，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(shè)計(jì)該波導(dǎo)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?yàn)槎呓刂共ㄩL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(shè)有空氣填充的內(nèi)直徑為5cm的圓形波導(dǎo)，試求： (1) TE11, TMo1和TE01,模式的截止波長； (2)當(dāng)工作波長分別為7cm, 6cm和3cm時(shí)，波導(dǎo)中可能存在哪些模式？ (3) 0為7cm時(shí)主模的、Vp、Vg、p 和波阻抗。解：（1）直接查表有；（2）當(dāng)工作波長為7cm時(shí)，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(shí)，波導(dǎo)中只能存在TE11波。同理可知，在工作波長為6cm時(shí)，可以存在的模式為TE11波和TM01波；在工作波長為3cm時(shí)，可以存在的模式為TE11、TE21、TE01、TE31、TM01、TM11以及TM21。（3）0為7cm時(shí)主模為TE11波，且有，；。10、空氣填充的圓形波導(dǎo)中傳輸主模，已知工作頻率f = 5GHz, o /c= 0.9，試求： (1)該波導(dǎo)的內(nèi)直徑；（2）和p解：（1）f = 5GHz, o /c= 0.9知，因?yàn)槭莻鬏斨髂?，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(shè)計(jì)一圓波導(dǎo)，工作波長=7 cm，只容許TE11波傳輸。解：在波導(dǎo)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(dǎo)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(jì)算TE11, TE01和TM01三種模式的截止波長； (2)當(dāng)工作波長0=10cm時(shí)，求TEM模和TE11模的相速度。解： （1），；（2）同軸線中相速度等于相應(yīng)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(yīng)介質(zhì)中波的傳播速度對(duì)于TE11 13、有一同軸線內(nèi)導(dǎo)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(jì)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(shí)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(dǎo)思路是什么？答：請(qǐng)參考教科書。3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：已知纖芯半徑為a，折射率n1，包層折射率為n2并且有n1n2。當(dāng)光線以fi角從空氣（n0=1）入射到光纖端面時(shí)，將有一部分光進(jìn)入光纖，此時(shí)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(jìn)包層最終被溢出而損耗掉，另一部分反射進(jìn)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(shí)，則此光線將會(huì)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)它繼續(xù)再傳播再次遇到芯包界面時(shí)，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一端。光纖中的子午線傳播4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(dá)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(gè)重要的無量綱參數(shù)。在纖芯和包層中，令：和。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(dǎo)波截止的臨界狀態(tài)，對(duì)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=mm-1,n, mm-1,n是m-1階Bessel函數(shù)的第n個(gè)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(shí)，該模式在傳輸中不會(huì)截止；若VVc時(shí)，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(shí)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(guān)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(dá)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(duì)某一光纖，每個(gè)模式，都對(duì)應(yīng)有一個(gè)截止波長lc，當(dāng)工作波長llc時(shí)，該模式可以傳輸；當(dāng)llc時(shí)，該模式就截止了。對(duì)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(huì)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(shí)，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(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(yùn)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(hào)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(dǎo)致傳輸信號(hào)的衰減，所以把光纖的損耗又稱衰減。當(dāng)光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)，隨著距離增長光的強(qiáng)度隨之減弱，其規(guī)律為：；在光纖中，信號(hào)的不同模式或不同頻率在傳輸時(shí)具有不同的群速度，因而信號(hào)達(dá)到終端時(shí)會(huì)出現(xiàn)傳輸時(shí)延差，從而引起信號(hào)畸變，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為色散。對(duì)于數(shù)字信號(hào)，經(jīng)光纖傳播一段距離后，色散會(huì)引起光脈沖展寬，嚴(yán)重時(shí)，前后脈沖將互相重疊，形成碼間干擾，導(dǎo)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(dǎo)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?yàn)?，在多模光纖中同時(shí)存在多個(gè)模式，不同模式沿光纖軸向傳播的群速度是不同，它們到達(dá)終端時(shí)，必定會(huì)有先有后，出現(xiàn)時(shí)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(hào)各頻率的群速度不同，引起傳輸時(shí)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(duì)光纖中某個(gè)導(dǎo)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(dǎo)色散還與光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)、纖芯與包層的相對(duì)折射率差等多方面的原因有關(guān)，故也稱為結(jié)構(gòu)色散；對(duì)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(shí)際上傳輸?shù)氖莾蓚€(gè)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(yīng)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?cái)?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(jì)算：（1）光纖芯與包層的相對(duì)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(shí)延差max ？（4）若在1km長的光纖上,將max減小為10ns/km, n2應(yīng)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(shí)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(duì)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(duì)應(yīng)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(jì)算（1）若= 025，為了保證單模傳輸，其纖芯半徑a應(yīng)取多大？（2）若取a=5m ，為保證單模傳輸，應(yīng)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(shí)發(fā)生全反射，則根據(jù)n1sinq1=n2sinq2有sinq1=1.49/1.52，則當(dāng)光從水中進(jìn)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(duì)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(shí)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(shí)延差。解：（1）（2）因?yàn)?，求得，所以有max =（3）n2=1.0，。時(shí)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(diǎn)。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(diǎn)是信號(hào)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(dá)地面接收點(diǎn)的這種傳播方式。長、中、短波都可以利用天波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。散射傳播是利用對(duì)流層或電離層中介質(zhì)的不均勻性或流星通過大氣時(shí)的電離余跡對(duì)電磁波的散射作用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播的。這種傳播方式主要用于超短波和微波遠(yuǎn)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(shí)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(jìn)行傳播。視距傳播的應(yīng)用可分為三類情況。第一類是指地面上的視距傳播，如移動(dòng)通信和微波接力電路等；第二類是指地面上與空中目標(biāo)之間的視距傳播，如與飛機(jī)、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(jī)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(diǎn)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(kuò)散與吸收。當(dāng)電磁波離開天線后，便向四面八方擴(kuò)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(yuǎn)，空間的電磁場就越來越弱。反射與折射。當(dāng)電波由種媒質(zhì)傳播到另一種媒質(zhì)時(shí)，在兩種媒質(zhì)的交界面上，傳播方向會(huì)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(xué)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(dá)某接收點(diǎn)時(shí)，該接收點(diǎn)的場強(qiáng)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(yīng)。合成電場強(qiáng)度與各射線電場的相位有關(guān)，當(dāng)它們同相位時(shí)，合成場強(qiáng)最大；反相時(shí)，合成場強(qiáng)最小。所以當(dāng)接收點(diǎn)不同相位時(shí)，合成場強(qiáng)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(dá)接收點(diǎn)。因而有時(shí)在障礙物后面也能收到無線電信號(hào)。電波的繞射能力與波長和障礙物幾何尺寸有關(guān)，當(dāng)障礙物的大小確定后，波長越長，繞射能力越強(qiáng)，波長越短，繞射能力越弱。3、介紹傳輸介質(zhì)對(duì)電波傳播的影響。答：不同路由的中繼段，當(dāng)?shù)孛娴牡匦尾煌瑫r(shí)，對(duì)電波傳播的影響也不同。主要分以下幾點(diǎn)討論。地面對(duì)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(hào)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(hào)產(chǎn)生干涉，并與主波信號(hào)在收信點(diǎn)進(jìn)行矢量相加，其結(jié)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(duì)無線電波傳播的影響在空間通信業(yè)務(wù)中，無線電波穿過大氣層時(shí)，除路徑損耗外，還會(huì)產(chǎn)生其他影響。對(duì)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(jié)物?？傊跓o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(duì)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(guān)于光波或電磁波波動(dòng)性學(xué)說的基本思想：光和電磁波都是一種振動(dòng)，振動(dòng)源周圍的媒質(zhì)是有彈性的，故一點(diǎn)的振動(dòng)可通過媒質(zhì)傳遞給鄰近的質(zhì)點(diǎn)，并依次向外擴(kuò)展，而成為在媒質(zhì)中傳播的波?；莞乖硎牵稽c(diǎn)源的振動(dòng)可傳遞給鄰近質(zhì)點(diǎn)，使其成為二次波源。當(dāng)點(diǎn)源發(fā)出球面波時(shí)，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(dòng)點(diǎn)至兩定點(diǎn)T，R的距離之和為常數(shù)時(shí)，此動(dòng)點(diǎn)軌跡為橢圓。在空間，此動(dòng)點(diǎn)軌跡為旋轉(zhuǎn)橢球面，如圖5-4所示。若在討論微波傳播時(shí)，當(dāng)該常數(shù)為，動(dòng)點(diǎn)軌跡為第1菲涅耳橢球面，式中。若該常數(shù)為，動(dòng)點(diǎn)軌跡為第2菲涅耳橢球面，圖5-4中分別用A和B標(biāo)出。常數(shù)為且n1，2，時(shí)，動(dòng)點(diǎn)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(shí)際的電波傳播不是按直線進(jìn)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(duì)電波傳播影響的重要系數(shù)。大氣折射對(duì)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(duì)大氣折射分為三類，當(dāng)> 0，時(shí)，ReR， 此時(shí)電波射線折射向上彎曲，與地球彎曲方向相反，故稱負(fù)折射。當(dāng) < 0，K時(shí)，Re>R，此時(shí)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(biāo)準(zhǔn)大氣折射；K<0，<R時(shí)稱為超折射現(xiàn)象。當(dāng) = 0，K1時(shí)，ReR，此時(shí)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(dāng)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(shù)有那些？答：當(dāng)電波傳播空間的參數(shù)變化時(shí)，收信端的收信電平會(huì)偏離設(shè)計(jì)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(shí)到達(dá)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(hào)產(chǎn)生或深或淺的衰落?？顾ヂ湟话悴捎梅旨夹g(shù)和自適應(yīng)均衡技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。主要技術(shù)有分集技術(shù)和自適應(yīng)均衡。8、微波和衛(wèi)星通信中將采用哪些抗衰落技術(shù)？答：在微波和衛(wèi)星通信中，主要采用的是分集技術(shù)和自適應(yīng)均衡技術(shù)來實(shí)現(xiàn)抗衰落。9、無線（如衛(wèi)星、移動(dòng)通信）中將采用哪些抗衰落技術(shù)？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(dòng)通信中采用微蜂窩、直放站；采用分集技術(shù)、均衡技術(shù)、瑞克技術(shù)、糾錯(cuò)技術(shù)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(hào)結(jié)構(gòu)的正文性來鑒別有用信號(hào)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(jié)構(gòu)不同來實(shí)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(shí)間內(nèi)發(fā)射信號(hào)。一般選擇偽隨機(jī)(PN)碼作地址碼。一個(gè)地球站發(fā)出的信號(hào)，只能用與它相關(guān)的接收機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jī)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(jī)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(fèi)涅耳區(qū)半徑) ，求此時(shí)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(shí)的接收功率電平為P=-35-12= 一47dBm。 第七章 移動(dòng)通信傳輸信道的特性1、 何謂移動(dòng)通信？答：所謂移動(dòng)通信，就是通信的一方或雙方是在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)通信的。2、 移動(dòng)通信的信道有些什么特點(diǎn)？答：移動(dòng)通信的傳輸特點(diǎn)：1、必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸；2是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中進(jìn)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(dòng)通信的工作方式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：移動(dòng)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(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式，消息只能單方向進(jìn)行傳輸；所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸消息的工作方式。在這種方式下，雙方都可同時(shí)進(jìn)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(dòng)通信系統(tǒng)由幾部分組成？每部分的作用是什么？答： 移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)臺(tái)（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、移動(dòng)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(dòng)臺(tái)或移動(dòng)終端（MT）是移動(dòng)通信系統(tǒng)不可缺少的一部分，它有手持機(jī)和車載臺(tái)等類型。目前，移動(dòng)終端除基本的電話業(yè)務(wù)以外，還可為用戶提供一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)和移動(dòng)增值業(yè)務(wù)等非話音業(yè)務(wù)?；咀酉到y(tǒng)包括一個(gè)基站控制器(BSC)和由其控制的若干個(gè)基站收發(fā)信機(jī)(BTS)或基站（BS）?；咀酉到y(tǒng)負(fù)責(zé)管理無線資源，實(shí)現(xiàn)固定網(wǎng)與移動(dòng)用戶之間的通信連接，傳送或接收系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息。發(fā)信機(jī)（BTS）與基站控制器（BSC）之間采用有線中繼電路傳輸信號(hào)，有時(shí)也可采用微波中繼方式。移動(dòng)交換子系統(tǒng)(MSS)主要包括移動(dòng)交換中心(MSC/GMSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、認(rèn)證中心(AUC)、短消息業(yè)務(wù)中心(SMC)等。移動(dòng)交換中心主要用來處理信息的交換和整個(gè)系統(tǒng)的集中控制管理，負(fù)責(zé)交換移動(dòng)臺(tái)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(hù)管理中心的接口，還可以通過標(biāo)準(zhǔn)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(luò)連接。為有效地提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，現(xiàn)在移動(dòng)交換子系統(tǒng)還包括相應(yīng)的分組業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，如SGSN,GGSN等。在現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)臺(tái)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(dòng)業(yè)務(wù)中心（MSC），再通過網(wǎng)關(guān)移動(dòng)業(yè)務(wù)中心（GMSC）接入公共電話交換網(wǎng)絡(luò)（PSTN）或其它的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（PLMN）。在這種網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)性管理是通過HLR/VLR結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。5、 指出移動(dòng)通信的傳輸特點(diǎn)。答：移動(dòng)通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中進(jìn)行的傳輸。無線電波傳輸方式具有復(fù)雜性、開放性。移動(dòng)通信系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)和基站臺(tái)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(hào)產(chǎn)生的多徑衰落。地形構(gòu)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(hào)發(fā)生衰落。6、 闡述頻分雙工和時(shí)分雙工的區(qū)別和各自特點(diǎn)。答：區(qū)別：在頻分雙工中，收發(fā)用不同的頻段，但時(shí)間上連續(xù)收發(fā)；在時(shí)分雙工方式中，收發(fā)用同一頻段，但通過不同時(shí)間段進(jìn)行收發(fā)。各自特點(diǎn)：在FDD方式中，接收和傳送位于分離的兩個(gè)對(duì)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(shí)隙實(shí)現(xiàn)的，用保證時(shí)間來分離接收與傳送信道。7、 敘述典型移動(dòng)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(dòng)通信的是2GHz。8、 介紹產(chǎn)生陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)的原因。答：當(dāng)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(shí)，會(huì)形成電磁場的陰影，移動(dòng)臺(tái)通過這些陰影時(shí)就會(huì)造成接收?qǐng)鰪?qiáng)中值的變化，這就是產(chǎn)生陰影效應(yīng)的原因。實(shí)際中接收點(diǎn)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(hào)的時(shí)延也各不相同，接收點(diǎn)信號(hào)的矢量合成的結(jié)果就形成接收點(diǎn)場強(qiáng)瞬時(shí)值的快速、大幅度的變化，這就是引起多徑效應(yīng)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(shè)備本身產(chǎn)生的噪聲，而外部噪聲才是真正對(duì)移動(dòng)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(yuǎn)近效應(yīng)和符號(hào)間干擾。答：鄰道干擾是指相鄰的或鄰近頻道之間信號(hào)的相互干擾。同頻道干擾是指所有落到接收機(jī)同帶內(nèi)的與有用信號(hào)頻率相同或相近的無用信號(hào)的干擾?；フ{(diào)干擾是指試傳輸信道中的非線性電路產(chǎn)生的。遠(yuǎn)近效應(yīng)是指近處無用信號(hào)壓制遠(yuǎn)處有用信號(hào)的現(xiàn)象。符號(hào)間干擾是由于數(shù)字脈沖的擴(kuò)展造成相鄰符號(hào)的重疊，從而產(chǎn)生的干擾。12、 基站天線有效高度為50m，移動(dòng)臺(tái)天線高度為2m，由r0=10km和要求的有用信號(hào)和干擾信號(hào)的比S/I =22 dB，試求同道再用距離D。解：13、 當(dāng)一個(gè)基站同時(shí)接收兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)來的信號(hào)，一個(gè)移動(dòng)臺(tái)離基站為0.1km，另一個(gè)離基站為10km ，單位路徑損耗相等，試求其近端 遠(yuǎn)端比干擾。解：近端 遠(yuǎn)端比干擾 14、 已知市區(qū)移動(dòng)臺(tái)的工作頻率為350MHz，其接收機(jī)帶寬為16kHz，試求接收機(jī)輸入端的人為噪聲功率為多少dBw?解：基準(zhǔn)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(shí)的Fa=27dB，故接收機(jī)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(dòng)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(dòng)臺(tái)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(jī)送至天線的信號(hào)功率為20 W，求移動(dòng)臺(tái)天線得到的信號(hào)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(dòng)臺(tái)天線高度增益因子: Hm(hm,f)=0dB把上述各項(xiàng)代入式(6-23)，可得傳播路徑損耗中值為 （答案計(jì)算）修改：（2）移動(dòng)臺(tái)天線得到的信號(hào)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(dāng)某用戶移動(dòng)臺(tái)的接收頻率為150.3MHz時(shí)，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(hào)三階互調(diào)干擾，又受三信號(hào)三階互調(diào)干擾。 第六章 微波通信傳輸信道的特征1、 簡述微波中繼傳輸應(yīng)用情況。答：當(dāng)前微波中繼傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用主要有準(zhǔn)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。具體的應(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(dòng)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為發(fā)射點(diǎn)，R為接收點(diǎn)）線的垂直距離hc稱為余隙。3、 簡述微波通信常用頻率。答：300MHz-3000GHz4、 簡述微波常用天線的種類及其特點(diǎn)。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(duì)微波能量的熱吸收以及氧分子對(duì)微波的諧振吸收。（2）云、霧、雨等小水滴對(duì)微波的散射情況。（3）對(duì)流層溫度、壓力、水汽含量等因素。7、 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(shí)際微波接收機(jī)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(jī)實(shí)際接收功率為： Pr(dBm)=Pro(dBm)-L(dBm) =-50.44dBm-6dB=-56.44dBm8.(1)設(shè)反射點(diǎn)分別為C點(diǎn)和G點(diǎn)。各點(diǎn)至AB的垂直距離為h1和h2。通過E點(diǎn)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(shí)，上述情況下C點(diǎn)等效地面突起高度為:he1=d1d1/2Re=d1d2/2KR0.03164km同理，G點(diǎn)等效地面突起高度為：he2=d1d2/2Re=d1d2/2KR=0.03375km。8、 若兩相鄰微波站A、B相距48km，反射點(diǎn)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(shí)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：9、 設(shè)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(jì)大氣折射K=1，保證自由空間余隙h0時(shí)，等高收發(fā)天線的最小高度；（2）在k4/3時(shí)，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(diǎn)之地面凸起高度h最大，可設(shè)中點(diǎn)為反射點(diǎn)（一般以地形最高點(diǎn)為反射點(diǎn)），d1=d2=25km,而，于是自由空間余隙為：，當(dāng)K=1時(shí)，地面凸起高度：確定收發(fā)天線高度時(shí)，應(yīng)使地面凸起高度最大處還留有h0的傳播空間，故（2）k4/3時(shí)，地面凸起高度：10、 已知某數(shù)字微波通信系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：理論載噪比20dB，固定惡化=4 dB，在室溫下（290K），接收機(jī)的噪聲系數(shù)2.1，接收機(jī)的等效帶寬=26.8MHz，試計(jì)算出該系統(tǒng)的門限載波信號(hào)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11、 已知一個(gè)6GHz的SDH 155Mbit/s系統(tǒng)的傳輸信道參數(shù)如下：發(fā)射機(jī)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(shí)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(jì)算出系統(tǒng)的平衰落儲(chǔ)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(diǎn)；與光纖通信相比，你認(rèn)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(diǎn)是：（1）通信范圍大，只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋進(jìn)行的范圍均可進(jìn)行通信。（2）不易受陸地災(zāi)害影響。（3）建設(shè)速度快。（4）易于實(shí)現(xiàn)廣播和多址通信。（5）電路和話務(wù)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(diǎn)是：（1）由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000Km，信號(hào)到達(dá)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(jī)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(yùn)輸上的應(yīng)用（4）衛(wèi)星導(dǎo)航在非運(yùn)輸上的應(yīng)用（5）數(shù)字電影 （6）衛(wèi)星無線電 （7）衛(wèi)星遙感業(yè)務(wù)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(gè)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(jié)合，其任務(wù)是：檢測和控制火箭并對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測量；控制其準(zhǔn)確進(jìn)入靜止軌道上的指定位置；待衛(wèi)星正常運(yùn)行后，定期對(duì)衛(wèi)星進(jìn)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(shí)，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(wù)是對(duì)定點(diǎn)的衛(wèi)星在業(yè)務(wù)開通前、后進(jìn)行通信性能的監(jiān)測和控制，例如對(duì)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(jìn)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(gè)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(gè)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?？臻g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(duì)衛(wèi)星進(jìn)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(wù)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(yùn)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(shí)；（2）中軌道（MEO，Medium Earth Orbit），此時(shí)5000kmh20000km；（3）高軌道（HEO，Highly Elliptical Orbit），其軌道高度h20000km。對(duì)靜止衛(wèi)星來說，由于地球結(jié)構(gòu)的不均勻和太陽、月亮引力的影響等，將使衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的實(shí)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(dòng)。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(jī)的熱運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生對(duì)有用信號(hào)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(hào)的同時(shí)，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周圍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，若天線蓋有罩子則還有