电信传输课后习题答案

电信传输课后习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 答案 《电信传输原理及应用》 课后习题答案 2009-9-29 目 录第一章 电信传输的基本概念.......................................................................................................1第二章 金属传输线理论...............................................................................................................4第三章 波导传输线理论...............................................................................................................7第四章 介质光波传输理 论.........................................................................................................13第五章 无线通信传输理论.........................................................................................................19第六章 移动通信传输信道的特性.............................................................................................24第七章 微波通信传输信道的特 征.............................................................................................28第八章 卫星通信传输线路的特征.............................................................................................32 I 第一章 电信传输的基本概念1、什么是通信、电信和电信传输,电信号有哪些种类,各有什么特征, 答:从广义上说，无论采用何种方法，使用何种传输媒质只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。 电信号按照不同的角度可有不同的分类，按照电信号传载信息的形式的不同，可分为:模拟信号和数字信号两种类型。模拟信号，是指模拟、仿照原有消息变化的电信号，这种信号的幅度变化是时间的连续函数;数字信号在时间上和幅度上的取值都是离散的。数字信号在传输上有很多优点，最主要的是它的抗干扰性强。由于它是以 1、0 两种状态传输的，在接收端只要正确地判 “0”，就等于完全取消了干扰。2、完整的电信传输系统是如何组成的, 断是“1”或者是 答:一个完整的电信传输系统除了必须具备传输信道部分外，还需要有用户终端设备、交换机、多路复用设备和传输终端设备(收发信机)等。3、电信传输有些什么特点, 答:一是传输信号的多频率;二是电信传输的功率在有线传输的功率比较小，它一般只有毫瓦量级;三是电信传输的效率，由于电信传输是弱电传输，其传输效率非常重要;四是电信传输离不开信号的变换。4、常用传输介质的结构及用途是什么, 答:电信号的传输实质是电磁波的传播，传播方式分有线传播和无线传播两种，因此其传输介质也按此分类方式分为有线传输介质和无线传输介质。 现有的传输线有架空明线、对称电缆、同轴电缆、金属波导管和光纤等;无线电传播的传输介质是对流层、平流层或电离层，传播方式有直射波，反射波，地波，散射波等。 用途: (1) 架空明线:架空明线是利用金属裸导线捆扎在固定的线担上的隔电 子上，是架设在电线杆上的一种通信线路，现今多用于专网通信， 如利用高压输电线实现载波通信;利用铁路电气汽车输电线实现载 波通信等; 1 (2) 对称电缆:市话对称电缆是由若干条扭绞成对(或组)的导电芯线 加绝缘层组合而成的缆芯，外面包裹有保护层的一个整体。主要作 为传统的话音通信介质，是当前电信接入网的主体; (3) 同轴电缆:同轴电缆又称为同轴线对，属于不对称的结构。它是由 内、外导体和内、外导体之间的绝缘介质和外护层四部分组成，同 轴电缆主要用在端局间的中继线、交换机与传输设备间中继连接 线、移动通信的基站发信机与天线间的馈线以及有线电视系统中用 户接入线等; (4) 金属波导:金属波导是用金属制成的中空的柱状单导体，金属波导 常用于微波或卫星的收、发信机与天线间馈线使用; (5) 光纤:光缆是由光纤、加强件和外户层构成。光纤是由纤芯、包层 和涂敷层组成，光纤作为传输介质主要优点是传输频带宽、通信容 量大、传输损耗小、抗电磁场干扰能力强、线径细、重量轻、资源 丰富等。为各种通信系统广泛使用，光纤 目前是最理想的传输线。 (6) 无线信道:主要靠电磁波在大气层的传播来传递信息。5、以功率电平为例，请简述正电平、负电平和零电平的意义。 答:由定义知， Px P0 时， 当 电平为零，其含义是该点的功率等于基准功率。当 Px P0 时 电平是负值其含义是该点的功率小于基准功率。当 Px P0 时 电平是正值，其含义是该点的功率大于基准功率。对于绝对功率电平来说，因为基准功率是 lmw，所以当 Px 1mW 时，电平是正值，当 Px 1mW 时。电平是零值，当 Px 1mW 时，电平是负值。6、试简述绝对电平和相对电平的意义以及两者之间的关系。 答:所谓某点的电平，是指电信系统中某一信号的实测功率(或电压、电流)值与某参考点的信号功率(或电压、电流)之比的对数值，某参考点的信号功率(或电压、电流)又称为基准功率(或基准电压、基准电流)。需指出的是:基准功率是基本不变的，而基准电压或基准电流则是根据在某一阻抗上所获得的基准功率来确定的。当阻抗变化时，基准电压或基准电流也要随之而变化。求相对向平时所取的基准是不固定的，被测量值和基准是相对的，而绝对电平的基准是 2固定的。在电话通信中，绝对电平的基准参考点的阻抗 R0 600 ，功率是P0 1mW 时，就可分别计算出绝对电压电平的基准电压和绝对电流电平的基准电流。7、已知测试点的阻抗 RL 75 ，其电压为 0.85V，试计算测试点上的绝对功率 电平是多少, 解:直接带 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算有: PX mW U V R 0.85V 600 LP 10 lg 20 lg X 10 lg 0 20 lg 10lg 9.83dBm P0 mW U 0 V R X 0.775V 758、设电路某点的绝对功率电平为: (1)0.5Np (2)-1.5Np (3)-7dBm 试求该点的功率值。 解:(1)将 0.5Np 带入公式，计算得到 2.72mW。 Px mW (2) ( 将-7dBm 带入 L p 10 lg 带入上式得到 e-3mW;3) dBm ， 1mW 计算得到 0.1995mW。9、已知测试点功率为 0.2W，线路始端功率为 10mW，求测试点的相对功率电平值。 解:直接带入公式得到: 1 P mW 1 0.2 103 mW Lp ln 2 Np ln Np 1.498 Np 。 2 P mW 1 2 10mW10、已知测试点电压为 0.7V，线路始端电压为 0.2V，求测试点的相对电压电平值。 U 2 v 0.7V 解:带公式有: L p ln Np ln Np 1.253 Np U 1 v 0.2V 3 第二章 金属传输线理论1、集总参数与分布参数有哪些异同, 答:在低频传输时，常把传输线当“短线”，可以认为传输线上所有的电场能都全部集中在了一个电容器C中，磁场能都全部集中在了一个电感器L中，把消耗的电磁能量集中在一个电阻元件R和一个电导元件G上，而连接元件的导线(传输线)则认为理想导线。常把这些独立存在的R、C、L、G称为集总参数;随着传输信号频率升高，此时传输线已工作在“长线”状态，当信号通过“长线”传输线所需要的传输时间与信号变化的一个周期所需要的时间接近时，即使在稳态工作情况下，传输线上电压、电流不仅随时间变化而且还随传输线的长度变化有关。因此沿传输线上的电压、电流 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式要用偏微分方程来表示;其次，传输线间的电阻、电感、电容以及电导不仅互不可分，而且沿线随机分布。常把传输线单位长度上的电阻R 1 、电感L 1 、电容C 1 、电导G 1 ，统称为传输线的分布参数。2、何为长线,何为短线, 答:当传输线的几何长度L比其上所传输的电磁波的最小波长λ min 还长，即 minL 时，传输线称为长线，反之则为短线 1003、阐述金属传输线出现 R、L、C 和 G 的原因及它们的物理意义。 答:是因为利用这些电路参数和相应的 VAR 关系，通过基尔霍夫定律对传输线上的信号进行研究，可较为准确的列出传输线上任意一点的 V 和 I 的表达式。 物理意义:R 取决于导线的材料和传输信号的频率;L 是由于变化的电流流经导体时，导体内部及其周围出现变化的磁通而产生的， 导线的磁通量与产生磁通的电流之比称为电感频率越高导线的电感越小;互相绝缘的平行双导线可以认为是电容器的两个极板，从而产生电容 C，线路的直径越大，双导线间距越近，线路越长时电容量越大;G 反映了双导线之间的绝缘情况，电导值越大导线之间绝缘越差，漏电越严重。4、传输线的特性阻抗和传输常数代表什么意义, 答:传输线的特性阻抗是线上任意一点的电压入射波和电流入射波的比值，或电压反射波同电流反射波比值的负值。 传输常数代表了信号的电磁波沿均匀匹配线路传输时，一个单位长度回路内 4在幅值和相位上所发生的变化的程度。5、当 ZCZL 时，传输线处于什么工作状态,传输线具有什么特点, 答:传输线处于行波工作状态，特点如下:1、传输线上只存在入射波而无反射波，电压波或电流波处于纯行波状态;2、电压波和电流波同相，其值之比为传输线的特性阻抗 ZC ;3、有传输线任意截面处向终端负载方向看进去的输入阻抗 Zin ZC ;4、因没有发射，始端向终端方向传输的功率，全部被负载吸收，传输效率高。6、当 ZC?ZL 时，传输线处于什么工作状态,传输线具有什么特点, 答:此时传输线上既有行波，又有 、通信回路的串音损耗与串音防卫度的物理意义是什驻波，构成行驻混合波状态。7 么, 答:串音损耗是表征主串回路对被串回路影响大小的量，其值越大，则串音功率越小，对相邻回路的串音干扰越小;反之，串音干扰越大。串音防卫度表明被串回路本身对外来干扰的防卫程度，串音防卫度越大，则防卫能力越强。8、若已知 f5MHz，同轴电缆回路的一次参数:电阻 R1 50 / km ，电?蠰1 0.2mH / km ，电导 G1 C1 33nF / km 。试求该同轴电缆的二次参数。 L1 0.2 103 解:特15S / km ，电容 性阻抗 ZC 77.85 C1 33 109 衰减常数和相移常数为: R1 C1 G1 L1 8.686 dB km 2 L1 2 C1 50 33 109 15 106 0.2 103 8.686 2 0.2 103 2 33 10 9 2.79 dB km 或者不乘以 8.686 可得:0.321714Np/km L1C1 2 f L1C1 2 5 106 0.2 103 33 109 80.71 rad km j 2.79 j80.719、设某平行双导线的直径为 2mm，间距为 8mm，周围介质为空气，求其特性 5阻抗。 D D2 d 2 1 解:首先求 L1 ln ， C1 d D D2 d 2 ln d L1 ln Zc 0.186 C110、设某同轴线的外导体内直径为 20mm，内导体外直径为 10mm，求其特性阻抗;若在内外导体之间填充 ε 为 2.20 的介质，求其特性阻抗。 解: Z c 60 r ln D d 41.59 当填充介质后， Z c 60 r ln D d 28.04 。 6 第三章 波导传输线理论1、波导为什么不能传输 TEM 波, 答:因为若金属波导中存在 TEM 波，那么磁力线应在横截面上，而磁力 EZ线应是闭合的，根据右手螺旋规则，必有电场的纵向分量 EZ ，即位移电流 t支持磁场，若沿此闭合磁力回线 对 H 做线积分，积分后应等于轴向电流(即 )。2、波导波长与工作波长有何区别, 答:波导中某波型沿波导轴向相邻两个点相位面变化 2π一个周期T 之间距离称为该波型的波导波长，以λ P 表示。而工作波长是由不同的信号波所特有的，与自身性质有关。3、一空气填充的矩形波导，其截面尺寸 a 8cm b 4cm，试画出截止波 λc 长 的分布图，并说明工作频率 f13GHz 和 f25GHz 的电磁波在该波导中可以传 输哪些模式。 2 2 解:根据公式 c 可以得到， kc m n 2 2 a b 2 2 16 c cm。 kc m n 2 2 m 4n 2 2 a b 图略。 c 3 108 由 f 3GH Z 得， 0.1 m f 3 109 而各模式的截止波长为， cTE10 2a 0.16m cTE 01 2b 0.08m 2ab 2 7.2 102 4.3 102 cTM 11 0.074m a 2 b2 7.2 102 2 4.3 102 2 可见，该波导在工作频率为 3GHz 时，只能传输 TE10 波。 74、若将 3cm 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 矩形波导 BJ-100 型(a 22.86mm b,10.16mm)用来传输工 作波长 λ0 5cm 的电磁波，试问是否可能,若用 BJ-58 型(a 40.4mm b 20.2mm)用来 传输波长 λ0 3cm 的电磁波是否可能,会不会产生什么问题, 解: 1)首先考虑 TE ( 10 波， cTE10 2a 45.72mm 4.5cm 0 因此，不 能用来传输波长 5cm的电磁 波。 (2)同上， cTE10 2 a 80.8mm 0 因此可以传输。5、设有标准矩形波导 BJ-32 型，a72.12rnm b,34.04mm 1当工作波长 λ6cm 时，该波导中可能传输哪些模式, 2 设λ010cm并工作于TE10 模式，求相位常数β、波导波长λp、相速度Vp、群速度Vg、 和波阻抗Z TE10 解: 1) cTE10 2a 144.24mm 可以传输; ( cTE 01 2b 68.08mm 可以传输 CTE 20 a 7.2cm 6cm 可以传输 2 2 2ab c kc m n 2 2 bm 2 an 2 a b 2ab m1n1: c 60.7mm 6cm ，可以传输TE 11 和TM 11 波; bm 2 an2 2ab m1n2: c 33mm 6cm ，不能传输; bm2 an 2 2ab m2n1: c 49.5mm 6cm ，不能传输。 bm 2 an2 因此，只能传输TE 10 、 TE 11 和TM 11、 。TE 20 2 2 (2) 1 ，其中 cTE10 2a 144.24 mm ，带入公式解得， c 37.797 。6、在 BJ-100 型的矩形波导中传输频 率 f 10GHz 的 TE10 模式的电磁波。 1)求λC、β、λp、和Z TE10 2若波导宽边 a 增大一倍，上述各量如何变化, 8 3若波导窄边尺寸 b 增大一倍，上述各量又将如 若波导截面尺寸不变，但工作频率变为 15GHz，上述各量又将如何变何变化, 4 化, 2 2 解 :( 1 ) cTE10 2a 45.72mm ， 1 1.58 ， c c 120Vp 3.98 108 m / s ， ZTE 499.58 1 2 1 2 c c (2) 3) 4)方法同上。 ( (7、有一空气填充的矩形 波导工作于 TE10 模式，其工作频率为 10GHz，已测得波导波长 λp ,4cm，试求: 1截止频率 f和截止波长 λC; 2)相速度Vp、群速度Vg和波阻抗Z TE10 ; 解 : 公 式 p 得 到 c 4.54cm ， 则 1 2 c c 3108fc 6.614GHz ; c 0.0454 c2 ( 1 ) 由 ( 2 ) VP p f 4cm 1010 410 m / s ， Vg 9 8 2.25108 m / s ， VP 120 120 cZTE10 2.83103 。 2 Vp 1 c8、有一内充空气，bltalt2b 的矩形波导，以保证单模传输为 前提，且工作频率在3GHz。若要求工作频率至少高于主模截止频率的 20,和至少 低于次一高阶模式截止频率的 20，试 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 该波导的截面尺寸 a 和 b。 注:由题意 知，主模为 TE10 波，但次主模为可能为 TE01 波，也可能是 TE20波。因为二者 截止波长为， TE20: 2a ，TE01:2b。TE10:2a 0.8fc2gt fgt1.2fc1 fc1c/2a fc2c/2b 9 0.8c/2b gt fgt1.2 c/2a or 0.8c/ 2a gt fgt1.2 c/2a So : agt6cm，blt4 cm9、设有空气填充的 内直径为 5cm 的圆形波导，试求: 1 TE11 TMo1 和 TE01模式的截止波长; 2当 工作波长分别为 7cm 6cm 和 3cm 时，波导中可能存在哪些模式, 3 λ0 为 7cm 时主模的 β、Vp、Vg、λp 和波阻抗。 解: 1)直接查表有 cTE11 3.41a 3.41 2.5cm 8.525cm ; ( cTM 01 2.62a 2.62 2.5cm 6.55cm ; cTE 01 1.64a 1.64 2.5cm 4.1cm (2) 当工作波长为 7cm 时， cTE11 3.41a 3.412.5cm 8.525cm 7cm ，故可以存在。 cTE 21 2.06a 2.062.5cm 5.15cm 7cm ，故不可以存在。 cTM 01 2.62a 2.622.5cm 6.55cm 7cm ，不.