電信傳輸原理及應用習題答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 在空氣中，求數值孔徑。解：（1）至少保證光在光纖中傳播時發生全反射，則根據n1sinq1=n2sinq2有sinq1=，則當光從水中進入光纖后的折射角α的，根據公式n1sinq=* sinq=*，帶入數據解得q=。 16. 一階躍折射率光纖，纖芯半徑a=25μm，折射率nl＝，相對折射率差Δ=1％，長度 L=2km。求：（1）光纖的數值孔徑；（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Δτmax =（3）n2=。時延差略。第五章 無線通信傳輸理論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）傳播是指在發射天線和接收天線間能相互“看見”的距離內，電波直接從發射端傳播到接收端(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、通信衛星等)；第三類是指空間通信系統之間的視距傳播，如飛機之間、宇宙飛行器之間等。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。①電磁波在均勻媒質中沿直線傳播。在均勻媒質中，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。②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。③反射與折射。當電波由—種媒質傳播到另一種媒質時，在兩種媒質的交界面上，傳播方向會發生改變，產生反射和折射現象。電波的反射和折射同樣遵守光學的反射和折射定律。④電波的干涉。由同一電波源所產生的電磁波，經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，這種現象叫做波的干涉，也稱為多經效應。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。⑤繞射現象。電波在傳播過程中有一定的繞道障礙物的能力。這種現象稱為繞射。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。介紹傳輸介質對電波傳播的影響。答：不同路由的中繼段，當地面的地形不同時，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——在空間通信業務中，無線電波穿過大氣層時，除路徑損耗外，還會產生其他影響。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。總之，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。解釋自由空間和自由空間損耗的概念。答：略。惠更斯菲涅爾原理的基本思想是什么？解釋菲涅耳區的概念。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，振動源周圍的媒質是有彈性的，故一點的振動可通過媒質傳遞給鄰近的質點，并依次向外擴展，而成為在媒質中傳播的波。惠更斯原理是，一點源的振動可傳遞給鄰近質點，使其成為二次波源。當點源發出球面波時，2次波源產生的波前也是球面，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的距離之和為常數時，此動點軌跡為橢圓。在空間，此動點軌跡為旋轉橢球面，如圖54所示。若在討論微波傳播時，當該常數為，動點軌跡為第1菲涅耳橢球面，式中。若該常數為，動點軌跡為第2菲涅耳橢球面，圖54中分別用A和B標出。常數為且n＝1，2，……時，動點軌跡為第n菲涅耳橢球面。K值是怎樣定義的？溫帶地區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： ，由此式可知，K由折射率梯度決定，而又受溫度、壓力、濕度等參數的影響，故K是反映氣象參數對電波傳播影響的重要系數。大氣折射對電波傳播路徑的影響，可以根據電波受大氣折射的軌跡，對大氣折射分為三類，當 0，Ｋ＜１時，Re＜R， 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＞１時，ReR，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，ρ=4R稱為標準大氣折射；K0，ρR時稱為超折射現象。當 = 0，K＝1時，Re＝R，此時大氣折射指數不隨高度變化，大氣為均勻介質，射線軌跡為一直線，相當電波射線的曲率半徑，故稱無折射。大氣和地面造成了幾種衰落？衰落產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變化，使傳播發生異常，可能出現多條傳播路徑．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，產生相互迭加干擾，使合成信號產生或深或淺的衰落。抗衰落一般采用分集技術和自適應均衡技術來實現。主要技術有分集技術和自適應均衡。微波和衛星通信中將采用哪些抗衰落技術？答：在微波和衛星通信中，主要采用的是分集技術和自適應均衡技術來實現抗衰落。無線（如衛星、移動通信）中將采用哪些抗衰落技術？答：減少通信距離；增加發送功率；調整天線高度；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。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)系統中，站址的劃分是根據各站的碼型結構不同來實現的。各地球站可以便用相同的載波頻率，占用同樣的射頻帶寬，在任意時間內發射信號。一般選擇偽隨機(PN)碼作地址碼。一個地球站發出的信號，只能用與它相關的接收機才能檢測出來。1已知發信功率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，1已知兩微波站相距46km，反射點離發端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ρ≥。求：天線的自由空間的余隙h0和衰落因子[Lk]解：首先求F1，1某微波傳輸信道，發射天線的增益為32dB，接收天線的的增益為20dB，收發距離為24500 km，求該信道的基本傳輸損耗為多少?若發射功率為25w,接收機的接收到的功率為多少?解：（1）（2）1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57所示的刃形障礙物，且hc= (F1是第1費涅耳區半徑) ，求此時收信功率電平。解：由hc= ，查圖得到損耗為L=12dB，此時的接收功率電平為P=3512= 一47dBm。第六章 移動通信傳輸信道的特性 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通信的。 移動通信的信道有些什么特點？答：移動通信的傳輸特點：必須利用無線電波進行信息傳輸；2是在復雜的干擾環境中進行的傳輸；3頻譜資源非常有限；傳輸效果涉及的因素眾多。 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消息，但不能同時進行收和發的工作方式，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消息，全雙工通信的信道必須是雙向信道。 GSM移動通信系統由幾部分組成？每部分的作用是什么？答： 移動通信系統一般由移動臺（MS）、基站子系統（BSS）、移動交換子系統（MSS）以及與其他網（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務以外，還可為用戶提供一些數據業務、多媒體業務和移動增值業務等非話音業務。基站子系統包括一個基站控制器(BSC)和由其控制的若干個基站收發信機(BTS)或基站（BS）。基站子系統負責管理無線資源，實現固定網與移動用戶之間的通信連接，傳送或接收系統信號