電信傳輸原理部分習題答案

1、第一章第一章1.1.什么是通信、電信和電信傳輸？電信號有哪幾類？各有什么特征？什么是通信、電信和電信傳輸？電信號有哪幾類？各有什么特征？答：通信：人們互通信息（想法、意見、消息、情報等答：通信：人們互通信息（想法、意見、消息、情報等 ）的方式或過程。）的方式或過程。 電信：利用電子技術(shù)實現(xiàn)傳送信息和交換信息的通信方式稱之為電信。電信：利用電子技術(shù)實現(xiàn)傳送信息和交換信息的通信方式稱之為電信。 電信傳輸：含有信息的電信號的傳輸簡稱為電信傳輸。電信傳輸：含有信息的電信號的傳輸簡稱為電信傳輸。 電信號的分類：電信號的分類： 按照電信號傳載信息的形式不同可分為：按照電信號傳載信息的形式不同可分為： 模擬

2、信號模擬信號 幅度隨時間連續(xù)變化的信號。幅度隨時間連續(xù)變化的信號。 數(shù)字信號數(shù)字信號 時間和幅度離散的信號。時間和幅度離散的信號。6.6.敘述絕對電平和相對電平的意義以及兩者之間的關(guān)系敘述絕對電平和相對電平的意義以及兩者之間的關(guān)系? ?答：答： 絕對電平絕對電平 以基準參考點為固定值計算得出的電平值。以基準參考點為固定值計算得出的電平值。 相對電平相對電平 以任選一點的功率、電壓和電流作為基準值，則所求以任選一點的功率、電壓和電流作為基準值，則所求得的某一點電平就稱為相對電平。得的某一點電平就稱為相對電平。11P10lg dBm11ln N21PPPLmwPLmw121210lg dB1ln

3、Np2PPpLppLp絕對功率電平計算相對功率電平計算兩者關(guān)系兩者關(guān)系 兩點間的相對功率電平等于該兩點的絕對功率電平之差。這種關(guān)系對于兩點間的相對功率電平等于該兩點的絕對功率電平之差。這種關(guān)系對于電壓電平和電流電平都成立。電壓電平和電流電平都成立。7.已知測試點的阻抗已知測試點的阻抗RL=75,其電壓為其電壓為0.85V，試計算測試點上的絕對功率，試計算測試點上的絕對功率電平是多少？電平是多少？解：解：2200000()10lg10lg()( )( )20lg10lg()( )( )0.85( )600( )20lg10lg9.83()0.775( )75( )xxxpxxP mWURLP m

4、WURU VRdBmU VRVdBmV8.設(shè)電路某點的絕對功率電平為：（設(shè)電路某點的絕對功率電平為：（1）0.5NP， (2)-1.5 NP， (3)-7 dBm試求該點的功率值。試求該點的功率值。解解: (1) 由由可得可得 (2) 由由可得可得 (3)由由可得可得P1ln=0.5 N21xPPLmwP1ln=-1.5 N21xPPLmw()2.72()xPe mWmW3()0.05()xPemWmW10lg dBm1xPPLmw0.710()0.2()xPmWmW第二章第二章1.集總參數(shù)與分布參數(shù)有哪些不同？集總參數(shù)與分布參數(shù)有哪些不同？ 答：一個工作在低頻的傳輸線（答：一個工作在低頻的傳

5、輸線（短線短線），可以認為傳輸線上所有的電場能），可以認為傳輸線上所有的電場能集中在一個電容器集中在一個電容器C中，磁場能集中在一個電感器中，磁場能集中在一個電感器L中，把消耗的電磁能量集中，把消耗的電磁能量集中在一個電阻元件中在一個電阻元件R和一個電導元件和一個電導元件G上，除了集總電容、電感和電阻外，其上，除了集總電容、電感和電阻外，其余連接導線都是理想連接線。常把這些獨立存在的余連接導線都是理想連接線。常把這些獨立存在的R,C,L,G稱為稱為集總參集總參數(shù)數(shù)。 一個工作在高頻的傳輸線（一個工作在高頻的傳輸線（長線長線）把傳輸線單位長度上的電阻、電感、）把傳輸線單位長度上的電阻、電感、電容

6、、電導分別稱為分布電阻電容、電導分別稱為分布電阻R1、分布電感、分布電感L1、分布電容、分布電容C1、分布電導、分布電導G1，并統(tǒng)稱為傳輸線的并統(tǒng)稱為傳輸線的分布參數(shù)分布參數(shù)。2.何為長線？何為短線？何為長線？何為短線？ 答：長線與短線是答：長線與短線是傳輸線的幾何長度相對于工作波長段中最小的波長傳輸線的幾何長度相對于工作波長段中最小的波長min而言的而言的。若若Lmin/100則稱為則稱為長線長線工作狀態(tài)，主要考慮分布參數(shù)。工作狀態(tài)，主要考慮分布參數(shù)。若若Lmin/100則稱為則稱為短線短線工作狀態(tài)，主要考慮集總參數(shù)。工作狀態(tài)，主要考慮集總參數(shù)。4.4.傳輸線的特性阻抗和傳輸常數(shù)代表什么意義

7、？傳輸線的特性阻抗和傳輸常數(shù)代表什么意義？ 答：答：特性阻抗特性阻抗Z ZC C反映了傳輸線上電壓波和電流波之間的關(guān)系。反映了傳輸線上電壓波和電流波之間的關(guān)系。傳輸線上特性阻抗為任一點的電壓入射波和電流入射波的比值。傳輸線上特性阻抗為任一點的電壓入射波和電流入射波的比值。 傳輸常數(shù)傳輸常數(shù)這一數(shù)值綜合表征了信號的電磁波沿均勻匹配線路傳輸時這一數(shù)值綜合表征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)生的變化程度。一個單位長度回路內(nèi)在幅值和相位上所發(fā)生的變化程度。8.8.若已知若已知f=5MHzf=5MHz，同軸電纜回路的一次參數(shù)為：電阻，同軸電纜回路的一次參數(shù)為：

8、電阻R R1 1=50=50 /km,/km,電感電感L L1 1= =0.2mH /km0.2mH /km，電導，電導G G1 1=15s/km=15s/km，電容，電容C C1 1=33nF/km=33nF/km，試確定回路的二次參數(shù)。，試確定回路的二次參數(shù)。解：當頻率解：當頻率f=5MHzf=5MHz時，時， -31C-910.2 10Z=77.85( )33 10LC衰減常數(shù)衰減常數(shù)相移常數(shù)相移常數(shù)11111 8.6862.77(/)22RCLGdB KmLC6-3-911L25 100.2 1033 1080.7(rad/km)C 10.設(shè)某同軸線的外導設(shè)某同軸線的外導體內(nèi)直徑為體內(nèi)

9、直徑為20mm20mm，內(nèi)導體外直徑為，內(nèi)導體外直徑為10mm10mm，求其，求其特性阻抗；若在內(nèi)外導體之間充特性阻抗；若在內(nèi)外導體之間充為為2.22.2的介質(zhì)，求其特性阻抗。的介質(zhì)，求其特性阻抗。 解：解：606010lnln41.59( )15crbZa606010lnln28.04( )52.2crbZa第三章第三章4.若將若將3cm標準矩形波導標準矩形波導BJ-100型型(a=22. 86mm,b=10.16mm)用來傳輸用來傳輸工作波長工作波長=5cm的電磁波，試問是否可能？若用的電磁波，試問是否可能？若用BJ-85型型(a=40.4mm,b=20.2mm)用來傳輸波長用來傳輸波長

10、=3cm的電磁波是否可能？會不會產(chǎn)生什么問題？的電磁波是否可能？會不會產(chǎn)生什么問題？解解: (1) (2) 但是題目不滿足單模傳輸條件但是題目不滿足單模傳輸條件 會產(chǎn)生色散。會產(chǎn)生色散。1024.572()cTEacm 所以不能傳輸102001112228.08()4.04()24.04()23.61()cTEcTEcTEcTMacmacmbcmabcmab222 ()( )cmnab2caa7.7.有一空氣填充的矩形波導工作于有一空氣填充的矩形波導工作于TETE1010模式，其工作頻率為模式，其工作頻率為10GHz10GHz，已測得，已測得波導波長波導波長p=4cmp=4cm。試求。試求(1

11、)(1)截止頻率截止頻率f f和截止波長和截止波長c (2)c (2)相速度相速度VpVp，群速度，群速度VgVg和波阻抗和波阻抗Z ZTE10TE10. .解解: (1): (1)已知已知 f=10GHz, p=4cm，由由 及及21 ()ppcVf83 10 (/ )cm s 893 103()10 10ccmf24.54()1 ()cpcm6.61cccfGHz(2)相速度相速度Vp，群速度，群速度Vg和波阻抗和波阻抗ZTE10解：解：980.04 10 104 10 (/ )ppvfm s281 ()2.25 10 (/ )gcdvcm sd2101201160502.4TEcZ8.有

12、一內(nèi)充空氣，有一內(nèi)充空氣，ba6cma6cm，b4cmb4cm 6cma8cm 6cma8cm，b4cmb4cm222 ()( )cmnab20012cTEcTEab88963 1043 103 10 52a52b1001120%80%cTEcTEfff9.設(shè)有空氣填充的內(nèi)直徑為設(shè)有空氣填充的內(nèi)直徑為5cm的圓形波導。求：的圓形波導。求：(1)TE11,TM01和和TE01模式的截止波長；模式的截止波長；解：查表可知：解：查表可知： 1101013.418.525()2.626.55()1.644.1()cTEcTMcTEacmacmacm(2)當工作波長分別為當工作波長分別為7cm，6cm，

13、3cm時，波導中可能存在哪些模式？時，波導中可能存在哪些模式？解：解：當工作波長為當工作波長為7cm時時 故只存在故只存在TE11波。波。當工作波長為當工作波長為6cm時時 故存在故存在TE11和和TM01波波。同理，當工作波長為同理，當工作波長為3cm時，存在時，存在TE11，TE21，TE01，TE31 ，TM01，TM11，TM21模式的波。模式的波。113.418.5257cTEacmcm012.626.557cTMacmcm1101213.418.52572.626.5572.065.156cTEcTMcTEacmcmacmcmacmcm(3) 為為7cm時，主模的時，主模的，Vp，

14、Vg和和p，波阻抗。，波阻抗。解：解： =7cm時，主模為時，主模為TE11波。波。113.418.525cTEacm825.26 10/1 ()pccVm s相速度：281 () =1.71 10/gcVcm s群速度：2212.265cm1 ()gc波導波長2111201660.5TEcZ221 ()51.23/crad m10.10.空氣填充的圓形波導中傳輸主模。已知工作頻率空氣填充的圓形波導中傳輸主模。已知工作頻率f=5GHzf=5GHz，0 0/c c=0.9=0.9。求：。求：(1)(1)內(nèi)直徑內(nèi)直徑解：解： 又傳輸主模又傳輸主模TE11圓波導截止波長圓波導截止波長c=3.41a=

15、6.7cm，a=1.96cm即內(nèi)直徑即內(nèi)直徑d=2a=3.92cm(2) 求求，p解：解：8093106510ccmf66.70.9ccm213.76pcm 9228225 10110.945.65/3 10crad m 12. 有一空氣同軸線的截面尺寸有一空氣同軸線的截面尺寸a=10mm，b=40mm。求求(1) TE11 ， TE01 ， TM01三種模式的截止波長。三種模式的截止波長。解解：110101()15.712()612()6cTEcTEcTMbacmbacmbacm(2)當工作波長當工作波長0=10cm時，求時，求TEM模和模和TE11模的相速度。模的相速度。解：同軸線中解：同

16、軸線中TEM波的相速度與其在相應(yīng)介質(zhì)中的傳播速度是一樣的波的相速度與其在相應(yīng)介質(zhì)中的傳播速度是一樣的即即83 10/pTEMvcm s 81123.89 10/1 ()pTEccVm s13.有一同軸線內(nèi)導體的半徑有一同軸線內(nèi)導體的半徑a=0.5mm，b=1.75mm，若絕緣材料的節(jié)，若絕緣材料的節(jié)電常數(shù)為電常數(shù)為1，該同軸線的特性阻抗為多少？并計算單模工作的頻率范圍。，該同軸線的特性阻抗為多少？并計算單模工作的頻率范圍。解：解： 單模傳輸條件單模傳輸條件 所以所以60601.75lnln75.17( )10.5crbZa1130()7.065 10cTEbam 833 10042.57.06

17、5 10ccHzffGHz4-5 了解截止波長的定義，當工作波長大于截止波長時，該模式不能了解截止波長的定義，當工作波長大于截止波長時，該模式不能傳輸傳輸4-11 根據(jù)公式：根據(jù)公式：4-12 均勻光纖與包層折射率：均勻光纖與包層折射率：n1=1.50，n2=1.45 033. 0) 1 (121nnn21384.011)2(2122nnnnNA 11max21(3)(1)172165LnnnscnLnnsc 第四章第四章 22222222020(r)(0)21() 0annnrN Annnra 4-14 單模傳輸條件單模傳輸條件 0v2.4048由由 可得到可得到a的范圍的范圍由由 得到得到

18、 的范圍：的范圍：0 0.00220122anV0122anV1011max22(4)(1)10 101.497Lnnncn0a0.469 m4-15 (1)2222200111221sin1 sin1cnnnnnnn22012022012000sin/arcsin(/)13.062nnnnnn稱 為光纖端面的最大入射角，而為光纖對光線的最大可接收角為26.12。 (2)光纖放在空氣中 4-16 （1） （2） （3）包層和涂覆層去掉， ，212. 021 nNAnscLn1001max22120.3NAnn22121.118NAnn11max2(1)5Lnnscn21n 第五章第五章5-6

19、K為等效地球徑系數(shù)，為等效地球徑系數(shù)， ，R為地球半徑，為地球半徑， 為折射率梯度，它反映氣象參數(shù)對電波傳播影響的重為折射率梯度，它反映氣象參數(shù)對電波傳播影響的重要參數(shù)。要參數(shù)。 溫帶地區(qū)的溫帶地區(qū)的K (2/3 ) K值變化的話，電波傳輸路線會發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，值變化的話，電波傳輸路線會發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變， 設(shè)計微波線路時就要做出相應(yīng)的改變設(shè)計微波線路時就要做出相應(yīng)的改變dhdnRRRKe11dndh 5-11自由空間損耗：自由空間損耗： 將將PT=10W換成電平值：換成電平值： =10lg(10000mw/1mw)=40dBm2410lg10lg() 32.4520lg ()20lg()138.

20、9TPRPdfLdBPcd kmf MHzdB()() 36.9RTTRrtPP dBmP dBmGGLLLdBm /1013101.29 10()PLRTPPW120h0.57713.5md dd20.7212cos22 1cos20lgkkkLrrLL18KM 28KM5-12解：解：122d dhRr1 H r2r5-13 （1）基本傳輸損耗 =145dB （2）接收功率： )()()(lg20)(lg2045.32 14lg10lg102dBGdBGMHzfkmdGGcdfPPLRTRTRTP10/10LPTRPP14=7.9 10W5-14 解： hc/F1=-0.5 查圖 L=12

21、dB，得到接收功率 P=-35dBm-12dB=-47dBm 6-11 鄰道干擾是指相鄰和相近的頻道之間的干擾。 同道干擾一般是指相同頻率電臺之間的干擾、或相近頻率信號的干擾。 兩個或多個不同頻率信號，同時作用在通信設(shè)備的非線性電路上時，由于非線性器件的作用，會產(chǎn)生許多組合頻率分量，其中一部分諧波或組合頻率分量與所需有用頻率相近，就會自然地落入接收機通帶內(nèi)而形成干擾，這就是互調(diào)干擾互調(diào)干擾 通常將近處無用信號壓制遠處有用信號的現(xiàn)象稱為遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)，又叫近端對遠端比干擾。 符號間干擾：當數(shù)據(jù)速率提高時，數(shù)據(jù)間的間隔就會減小，到一定程度符號重疊無法區(qū)分 6-12 kmDDDSI5 .4510)

22、1 (55. 3104022DDSI故同頻再用距離為故同頻再用距離為45.5km 6-13 因為單位路徑損耗相等，所以得： 近端遠端比干擾 ：)(801 . 010lg4021dBRdd6-14 基準噪聲功率： 由查表得市區(qū)人為噪聲功率系數(shù)Fa=27dB，故接收機輸入端的平均人為噪聲功率： N=Fa+N0=-162 dBw+27 dB=-135 dBW002 32 31 0 lg1 0 lg1 .3 81 02 9 01 61 01 6 2NNkT Bd B W 6-15 (1)自由空間傳播損耗 由圖由圖6-196-19查得市區(qū)基本損耗中值：查得市區(qū)基本損耗中值：A Am m（f,df,d）=

23、27dB=27dB 由圖由圖6-20(a)6-20(a)可得基站天線高度增益因子：可得基站天線高度增益因子： H Hb b(h(hb b,d)=-12dB,d)=-12dB 由圖由圖6-20(b)6-20(b)可得移動臺天線高度增益因子：可得移動臺天線高度增益因子：H Hm m(h(hm m,f)=0dB,f)=0dB 把上述各項代入式把上述各項代入式(6-23)(6-23)，可得傳播路徑損耗中值為：，可得傳播路徑損耗中值為：105.5dB 20lg45020lg1032.45 )(lg20)(lg2045.32MHzfkmdLP144.5dB0-(-12)-27105.5 ),(),(),(

24、)(fhHfhHdfALdBLmmbbmPT(2)移動臺天線得到的信號功率中值PP2TPTRTTRT()()( , )(,)(,)4 P -L G G -( , )(,)(,) P G G -L 10lg10 10-134.5-114.5dBw-84.5dBmPTTRmbbmmmbbmmPdBPG GAf dHhfHhfdAf dHhfHhf6-16 一般情況下可以把三階互調(diào)干擾歸納為兩種類型，即兩信號三階互調(diào)和三信號三階互調(diào) 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。DCBACBAfffffff22150.3150.3ABABCffMHzfffMHz 7-6 考慮地面地形因

25、素 ：微波傳播過程中樹林、建筑、山頭或地面障礙物等會阻擋一部分電磁波，增加損耗 考慮地面反射 考慮大氣的影響（主要是對流層的影響）7-7自由空間損耗LP為 =83.5dB自由空間下接收功率： =-50.45dBm查圖5-8得 Lr=6dB，微波接收實際的接收功率： =-56.45dBmdBdBGdBGMHzfkmdLRTP1 .7720404 .59.7106.3345.32)()()(lg20)(lg2045.32/0() () ( )101000 1 1 177.149.1RTtrPPdBmP dBmLLLdBLgdBm )()()(0dBLdBmPdBmPrRR 7-8當反射點離A站18

26、km時，突起高度 =42.4m當反射點離A站 24km時， =45.2m當K=4/3時，反射點離A 18Km時反射點距離A24千米時同理可得Rddh221Rddh221121231.7922eed dd dhmRKR121233.922eed dd dhmRKR 7-9 參考例7-2 7-10 參考例7-3 7-11 參考例7-4=47.3dB16()CCCdBNNN門限理論惡化量10 ()()80.47CdBdBmdBm 門限16+10lg2.25 10()51.6 10lg2 10lg2 2 20lg20lgfTAFfcCM dBPGBNLLfdN實際門限1002.25 10FNN KT BmW 8-5 (1) 熱噪聲：與溫度有關(guān)（2）宇宙噪聲：宇宙噪聲