電力系統(tǒng)通信工程A4答案

電力系統(tǒng)通信工程

1.請簡述奈奎斯特抽樣定理（10分）

要從抽樣信號(hào)中無失真地恢復(fù)原信號(hào)，抽樣頻率應(yīng)大于2倍信號(hào)最高頻率。

抽樣頻率小于2倍頻譜最高頻率時(shí)，信號(hào)的頻譜有混置。抽樣頻率大于2倍頻譜最高頻率時(shí),

信號(hào)的頻譜無混疊。

2.請畫出微波系統(tǒng)組成方框圖（10分）

注：

意I1

答:

題：

內(nèi)：

容；

勿；

3.請簡述光纖的傳輸特性以及電力特殊電纜的有哪些？（10分）

超!

答：光纖的傳輸特性包括：

過!

（1）損耗特性：光波沿光纖化輸時(shí)，其功率將逐步受到衰減，當(dāng)發(fā)送光功率和接收

裝!

靈敏度給定時(shí)，光纖對信號(hào)的衰減將是限制無中繼傳輸距離的重要因素。

訂

?：光纖的損耗特性常用衰減系數(shù)N表示：

線線

（）（）

左1A=\O\g~^/LdB/km

側(cè);

式中產(chǎn)，為光纖的輸入光功率，孔為輸出光功率，￡為光纖長度。

（2）.色散特性：光信號(hào)中含有多個(gè)不同頻率或不同模式的成分，信號(hào)在光纖中

微波系統(tǒng)組成方框圖

傳輸時(shí)，其不同成份將因群速（即等效折算到光纖軸向的速度）不同而需要不同的傳輸時(shí)

間，導(dǎo)致組成光信號(hào)的各個(gè)成份到達(dá)光纖終端（接收端）的時(shí)間有先有后，使接收波形產(chǎn)生畸

變。這種現(xiàn)象就是光纖的色散。

（3）.偏振特性：這是單模光纖專有的一種特性。由于纖芯的橢圓變形，或光纖受到

非對稱外應(yīng)力而產(chǎn)生彈性變形時(shí)，單模傳輸中兩個(gè)正交的基模分量將具有不等的相位常數(shù)。

這種現(xiàn)象叫做光纖的雙折射。雙折射除導(dǎo)致偏振色散外，還將使光波的偏振態(tài)沿光纖粘向不

斷變化，使輸出偏振態(tài)不穩(wěn)定。這在相干通信系統(tǒng)中將會(huì)產(chǎn)生很壞的影響。

（4）.數(shù)值孔徑：光纖的數(shù)值孔徑反映出光纖收集光線的能力。

電力特殊電纜：特殊用途電纜種類繁多，主要有：

（1）用于高溫環(huán)境的氟塑料電纜，聚偏二氟乙烯絕緣、護(hù)套電纜連續(xù)工作溫度攝氏150度,

聚全氟乙丙烯絕緣、護(hù)套電纜連續(xù)工作溫度攝氏100度，，聚四氟乙烯絕緣、護(hù)套電纜連續(xù)工

作溫度攝氏260度。

（2）用于油污染環(huán)境的丁晴復(fù)合物絕緣電纜，運(yùn)行最高額定溫度攝氏105度。

（3）用于經(jīng)常移動(dòng)環(huán)境的硅橡膠電纜，運(yùn)行最高額定溫度攝氏180度。

此外，還有專用的低溫、防水、防蟲鼠害、礦用電纜等

4.請簡述電力載波通信頻譜搬移是如何實(shí)現(xiàn)的？（10分）

答：信號(hào)頻譜的搬移是利用半導(dǎo)體二極管、三極管等非線性元件對信號(hào)進(jìn)行變頻調(diào)制

的結(jié)果。以二極管為例，其伏安持性如圖，圖中u是施加在二極管兩端的電壓，i是在u的

作用卜通過二極管的電流，用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述此伏安特性，則為

式中系數(shù)a0,al,u2,a3山特性曲線的形狀及所選擇的工作狀態(tài)所決定。進(jìn)行工程分析時(shí)，

一般只取前3項(xiàng)。N=d+d"+

當(dāng)在二極管的兩端加上不同頻率的正弦波時(shí)，其變頻作用如下圖所示：

輸入族譜

i-

rp[LJ]]?觸頻譜

⑻電路（b）輸入、輸出頻譜

5計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪些類型？（10分）

答：1.星型拓?fù)?如圖⑸所示，網(wǎng)絡(luò)中各工作站通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連到中央節(jié)點(diǎn)。中心結(jié)點(diǎn)

對全網(wǎng)的通信實(shí)行集中控制，任何兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的通信都必須通過中心結(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。星型拓

撲的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，訪問協(xié)議簡單，單機(jī)故障不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；缺點(diǎn)是對中心結(jié)點(diǎn)的可

靠性要求高，中心結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓，系統(tǒng)的擴(kuò)充比較困難。

2.樹型拓?fù)洌河尚切屯負(fù)溲葑兌鴣?，形狀像一棵根在上方的大樹。各結(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接,

信息交換主要在上下結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的故障比較容易檢測和隔離。

3.環(huán)型拓?fù)涫咕W(wǎng)絡(luò)中各站點(diǎn)首尾相連，以通信線路連接成一個(gè)封閉的環(huán)路，數(shù)據(jù)只能在

環(huán)路中沿著一個(gè)方向逐點(diǎn)傳輸。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，傳輸延時(shí)確定，適合光纖介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)；但

是任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障都會(huì)使全網(wǎng)癱瘓，而且結(jié)點(diǎn)的增加或減少都比較困難。

4.總線型拓?fù)渌械恼军c(diǎn)都連接到一條公用傳輸線-總線上，就形成了總線型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)充、價(jià)格低廉，容易安裝。缺點(diǎn)是出現(xiàn)故隙后需要檢查總

線在各結(jié)點(diǎn)的連接，因此查錯(cuò)比較困難；雖然某臺(tái)計(jì)算機(jī)故障不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，但是若總

線斷開，則網(wǎng)絡(luò)將不可使用。

5.星環(huán)拓?fù)溥@是將星型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)浠旌掀饋淼囊环N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其主要優(yōu)點(diǎn)是故障

診斷較為方使，易于擴(kuò)展，安裝電纜方便，其主要缺點(diǎn)是需要集中器等。

6.請簡述光纖通信使用的波長在哪個(gè)范圍？并解釋3個(gè)低損耗窗口的含義？(10分)

答：目前光纖通信所用光波的波長范圍為0.8?L7um,屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)，其

3個(gè)低損耗窗口為：0.85pm、1.31pm和1.55pm波長，也就是說，光源的發(fā)光波長應(yīng)與光纖

的工作窗口相一致。

7.請敘述下ISO開放系統(tǒng)互連參考七層模型？(20分)

答：OSI七層模型從下到上分別為物理層(PhysicalLayer,PH)＞數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink

Layer,DL)、網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer,N)、運(yùn)輸層(TransportLayer,T)、會(huì)話層(Session

Layer,S)、表示層(PresentationLayer,P)和應(yīng)用層(ApplicationLayer,A)o

8.電力系統(tǒng)復(fù)用保護(hù)通道的優(yōu)點(diǎn)？復(fù)用方式有哪五種類型？(2()分)

答：I.能解決電力系統(tǒng)載波通道頻率擁擠的矛盾

多功能復(fù)用載波設(shè)備既可傳送一路電話還可傳送多個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)或保護(hù)信號(hào)，因而可大大緩

解電力系統(tǒng)載波通道頻率安排擁擠的矛盾。

2,使電力載波通道的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理歸于統(tǒng)一

實(shí)行復(fù)用方式以后，電力載波的頻率分配都由通信部門統(tǒng)一歸II安捧，充分利用頻率

空檔，克服了以前各自獨(dú)立的專用通道運(yùn)行時(shí)頻率安排相互矛盾，造成頻段空檔浪費(fèi)或致使

管理不能統(tǒng)一等問題。

3.改善了高頻通道為傳輸特性

多功能復(fù)用載波設(shè)備，采用相一一相耦合方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的相一一地耦合方式?？纱蟠?/p>

拉高高頻通道的傳輸質(zhì)量，也提高了在輸電線路故障情況下的可靠性，改善了線路衰耗和線

路雜音干擾。

4.可充分利用調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性

有效利用調(diào)度數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò).可利用比較成熟的多種數(shù)據(jù)加密，數(shù)據(jù)恢勾算法，

傳遞信息的可靠性高?？稍跀?shù)據(jù)通道上發(fā)送多路信息，信號(hào)通道的利用率高。便于計(jì)算處理。

具有廣域數(shù)據(jù)共享和信息的實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)

復(fù)用方式五種類型有：

L頻分攵用、鍵控移頻方式

這種方式是將4kHz音戚帶寬劃分一段來作史用保護(hù)通道頻帶，如2kHz以下作話音頻

帶，2kHz以上作女用保護(hù)通道頻帶。平時(shí)它只發(fā)一個(gè)單頻監(jiān)護(hù)信號(hào)，保護(hù)發(fā)送命令時(shí)，轉(zhuǎn)

'發(fā)另一個(gè)單頻命令信號(hào)。早期產(chǎn)品都采川這種方式。

2.頻分復(fù)用、編碼移領(lǐng)方式

這種方式也是將4kHz帶寬劃分?段給復(fù)用保護(hù)通道，平時(shí)也只發(fā)監(jiān)護(hù)信?弓。傳輸命令

時(shí)，發(fā)出兩個(gè)頻率信號(hào)，它們分別代衣四種狀態(tài)，通過不同狀態(tài)控制編碼，交替發(fā)送兩種頊

率。那么不同的編碼代收不同的命令，命令越多，編碼越長、判別需要的時(shí)間也越K。山于

采用了編碼，抗干擾能力就強(qiáng)燉，所以此種方式安全性很島。當(dāng)然在同樣帶寬的情況下，它

的傳輸速度較慢，但它nJ傳輸多個(gè)命令，所以利用率較裔。

3,時(shí)分更用、鍵控移須方式

這種方式是在話音頻帶傳輸命令信號(hào)。它平時(shí)只在話音帶外發(fā)一單頻或利用導(dǎo)頻或鈴頻

作監(jiān)護(hù)信號(hào).發(fā)命令時(shí)，哲停話音信號(hào)的心輸，在話音頻帶發(fā)一單頻信號(hào)作為命令信號(hào)。由

?「保護(hù)很少發(fā)信號(hào)