电信传输习题
第1章电信传输的基本概念
一、实践活动
1．实地参观当地的中国电信市话传输机房，建立对传输系统整体、直观的印象，询问有关技术人员进一步了解市话对称电缆、同轴电缆、光纤的使用状况。
2．了解身边无线通信网络，特别要留心一下学校周边的各种基站、卫星地面站、微波中继及天线。
3．实地参观学校的专业实验室，向老师咨询传输线路和传输设备种类及用途。
二、思考与练习
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？
2. 完整的电信传输系统的是如何组成的？
3. 电信传输有些什么特点？
4. 常用传输介质的结构及用途是什么？
5、以功率电平为例，请简述正电平、负电平和零电平的意义。
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。
7．已知测试点的阻抗RL=75Ω,其电压为0.85V，试计算测试点上的绝对功率电平是多少？8．设电路某点的绝对功率电平为
（1）0.5NP，(2)-1.5 NP，(3)-7 dBm
试求该点的功率值。
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。10．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。
第2章金属传输线理论
一、实践活动
实地参观当地的中国电信市话传输机房，询问有关技术人员进一步了解市话对称电缆、同轴电缆使用状况。
二、思考与练习
1.集总参数与分布参数有哪些异同？
2.何为长线？何为短线？
3.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
4.传输线的特性阻抗和传输常数代表什么意义？
5.当ZC=ZL时，传输线处于什么工作状态？传输线具有什么特点？
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？
7.通信回路的串音损耗与串音防卫度的物理意义是什么？
8.若已知f=5MHz，同轴电缆回路的一次参数：电阻，电感，电导，电容。试求该同轴电缆的二次参数。
9．设某平行双导线的直径为2mm，间距为8mm，周围介质为空气，求其特性阻抗。10．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。
第3章波导传输线理论
一、实践活动
实地参观当地的中国电信微波发射站，直观观测波导、同轴线几何尺寸与传输信号频率的关系，与单模传输的关系。
二、思考与练习
1．波导为什么不能传输TEM波？
2．波导波长与工作波长有何区别？
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f1=3GHz和f2=5GHz的电磁波在该波导中可以传输哪些模式。
4．若将3cm标准矩形波导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？
5．设有标准矩形波导BJ-32型，a=72.12rnm, b＝34.04mm
(1)当工作波长λ=6cm时，该波导中可能传输哪些模式？
(2)设λ0=10cm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ZTE10
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ZTE10
(2)若波导宽边a增大一倍，上述各量如何变化？
(3)若波导窄边尺寸b增大一倍，上述各量又将如何变化？
(4)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化？
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ZTE10；
8．有一内充空气，b 9．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。 10．空气填充的圆形波导中传输主模，已知工作频率f = 5GHz, λo /λc= 0.9，试求：(1)该波导的内直径； （2）β和λp 11．设计一圆波导，工作波长λ=7 cm，只容许TE11波传输。 12．有一空气同轴线的截面尺寸a =10mm, b = 40mm 。 (1)计算TE11, TE01和TM01三种模式的截止波长； (2)当工作波长λ0=10cm时，求TEM模和TE11模的相速度。 13．有一同轴线内导体的半径a=0.5mm，b=1.75mm，若绝缘材料的介电常数为1。该同轴线的特性阻抗为多少？并计算单模工作的工作频率范围。 第4章介质光波导传输理论 一、实践活动 实地参观当地的中国电信市话光纤传输机房，询问有关技术人员进一步了解通信传输网对光纤应用状况以及光纤传输特性现状。 二、思考与练习 1．什么是光纤的数值孔径？ 2．阶跃型光纤场方程的推导思路是什么？ 3．用射线理论描述阶跃型光纤的导光原理是什么？画出示意图 4．写出导波的径向归一化相位常数、径向衰减常数、归一化频率的表达式。并简述其物理意义。 5．判断某种模式能否在光纤中传输的条件是什么？ 6．阶跃型光纤的单模传输条件是什么？ 7．什么是单模光纤的截止波长？写出表达式。 8．光纤产生的原因及其危害是什么？ 9．光纤损耗和色散产生的原因及其危害是什么？为什么说光纤的损耗和色散会限制系统的光纤传输距离？ 10．光纤中都有哪几种色散？解释其含义。 11.已知渐变型光纤纤芯的折射率分布为 求: 光纤的本地数值孔径NA(r)。 12．均匀光纤芯与包层的折射率分别为：nl＝1．50，n2＝1．45，试计算： （1）光纤芯与包层的相对折射率差Δ？ （2）光纤的数值孔径NA？ （3）在1km长的光纤上，由子午线的光程差所引起的最大时延差Δτmax ？ （4）若在1km长的光纤上,将Δτmax减小为10ns/km, n2应选什么值. 13. 已知阶跃光纤纤芯的折射率nl＝1.465，相对折射率差Δ= 0.01，纤芯半径a＝25μm 试求: LPOl、LPO2、LP11和LP12模的截止波长各为多少？ 14.阶跃光纤，若nl＝1.50, λ0=l.3μm，试计算 （1）若Δ= 0．25，为了保证单模传输，其纤芯半径a应取多大？ （2）若取a=5μm ，为保证单模传输，Δ应取多大？ 15.阶跃折射率光纤中nl＝1.52，n2＝1.49 （1）光纤浸在水中（n0＝1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角； （2）光纤放置在空气中，求数值孔径。 16.一阶跃折射率光纤，纤芯半径a=25μm，折射率nl＝1.50，相对折射率差Δ=1％， 长度L=2km。求： （1）光纤的数值孔径； （2）子午光纤的最大时延差； （3）若将光纤的包层和涂数层去掉，求裸光纤的NA和最大时延差。 第5章无线通信传输理论 一、实践活动 去当地的中国电信和广播电视台实地参观无线传输系统，了解无线系统有那些设备？了解有哪些业务？比较有线传输系统的区别。 二、思考与复习题 1、简述无线电波的传播方式及其特点。 2、简述无线电波的传播特性。 3、介绍传输媒质对电波传播的影响。 4、解释自由空间和自由空间损耗的概念 5、惠更斯一费涅耳原理的基本思想是什么？解释费涅耳区的概念。 6、K值是怎样定义的？温带地区K值变化范围为多大？K值的变化意味着什么？ 7、大气和地面造成了几种衰落型式？衰落产生的原因以及抗衰落所采用的技术。 8、微波和卫星通信中将采用哪些抗衰落技术？ 9、无线（如卫星、移动通信）通信为什么要采用多址技术？常见的多址技术有哪几种？ 10、简述码分多址的工作原理。 11.已知发信功率PT =10W，工作频率f = 4. 2GHz，两微波站相距50km, GT =1000倍，GR =38dB , 收、发天线的馈线损耗[Lr]= [Lt] =3dB, 求：在自由空间传播条件下接收机的输入功率电平和输入功率。 12、已知两微波站相距46km，反射点离发端18km，且天线高度恰好满足自由空间的余隙h0，通信频率为6GHz，地面反射因子ρ≥0.7。 求：天线的自由空间的余隙h0和衰落因子[Lk] 13、某微波传输信道，发射天线的增益为32dB，接收天线的的增益为20dB，收发距离为24500 km，载波中心频率为6.904GHz， 求：该信道的基本传输损耗为多少?若发射功率为25w,接收机的接收到的功率为多少? 14.已知在自由空间传输条件下接收机的收信功率P=-35dBm，在传输途中有如图5-7所示的刃形障碍物，且hc= -0.5F1 (F1是第1费涅耳区半径) ，求此时收信功率电平。 第6章移动通信传输信道的特性 一、实践活动（了解身边的移动通信网络） 1、为了建立对移动通信系统整体、直观的印象，实地参观中国移动的GSM系统、中国 联通的CDMA系统，了解基站有哪些设备？了解有哪些交换设备？了解有哪些业务？ 2、去手机生产厂家实地参观，了解手机的生产工艺流程，了解手机的外形、功能、业务辐射及构造原理。 3、特别留心一下学校周边的各种基站及天线，询问有关技术人员和老师，它们都有哪些设备，各自有什么作用。 4、网搜索有关2.5G和3G的发展。请访问：华为网站http : //www. huawei. com. cn、中兴网站http: //www. zte. com. cn, 或以2.5G, 3G为关键词到百度网站上搜索一下，重点关心内容为：国内外有关2.5G, 3G的技术发展与市场；为什么要建设2.5G;2.5G和2G的差别；3G会给我们带来什么；未来3G标准融合的可能性；中国目前3G的发展。 二、思考与复习题 1、何谓移动通信？ 2、移动通信的信道有哪些特点？ 3、移动通信的工作方式有哪几种？每种有何特点？ 4、GSM移动通信系统由几部分组成？每部分的作用是什么？ 5、指出移动通信的传输特点。 6、阐述频分双工（FDD）和时分双工（TDD）的区别和各自特点。 7、叙述典型移动通信系统的主要工作频段。 8、介绍产生阴影效应与多径效应的原因。 9、给出按照多径信道特征参数的信道分类。 10、简述噪声的分类和特性 11、解释邻道干扰、同道干扰、互调干扰、远近效应和符号间干扰。 12、基站天线有效高度为50m，移动台天线高度为2m，由r0=10km和要求的有用信号和干扰信号的比[S/I ]=22 dB，试求同道再用距离D. 13、当一个基站同时接收两个移动台发来的信号，一个移动台离基站为0.1km，另一个离基站为10km ，单位路径损耗相等，试求其近端—远端比干扰. 14、已知市区移动台的工作频率为350MHz，其接收机带宽为16kHz，试求接收机输入端的人为噪声功率为多少dBw? 15、某一移动信道，工作频段为450 MHz，基站天线高度为50 m，天线增益为10 dB，移动台天线高度为3m，天线增益为0 dB；在市区工作，传播路径为中等起伏地，通信距离为10km。 试求：． (1)传播路径损耗中值； (2)若基站发射机送至天线的信号功率为20 W，求移动台天线得到的信号功率中值 16、已知干扰的频率fA=150.2MHz 、fB=150.1MHz、fC =150.0MHz。问当某用户移动台的接收频率为150.3MHz时，能否产生三阶互调干扰? 17、基站天线有效高度为50m，移动台天线高度为2m，由r0=10km和要求的有用信号和干扰信号的比[S/I ]=22 dB，试求同道再用距离D 第7章微波通信传输信道的特征 一、实践活动 实地参观当地的中国电信长途微波传输机房，询问有关技术人员进一步了解微波中继通信总体设计情况。 二、思考与练习 1、简述微波中继传输应用情况 2、简述余隙的概念以及在工程中的选择条件。 3、简述微波通信常用频率。 4、简述微波常用天线的种类及其特点。 5、数字微波的线路噪声分为哪几种？各包括哪几种？ 6、微波天线高度的选取应考虑哪些因素？hc =0. 577.F1 7、.已知微波发信功率4W，工作频率4000MHZ，微波两站相距50km，发射天线的增益为30dB，接收天线的的增益为25dB，收发两端馈线系统损耗[Lr]=2 dB, [Lt]=1 dB，传输路径上障碍物的尖峰好落hc=0，求：实际微波接收机能接收的功率[PR] 8、若两相邻微波站A、B相距48km，反射点距A站18km和24km，求此两种情况下的地面突起高度h1和h2各是多少？若又考虑大气折射时的K值为4/3，再求上述两种情况下的等效地面突起高度he1和he2各是多少m？ 9、设微波中继通信采用f＝10GHz，站距为50km，路径为光滑球形地面，收发天线最小高度，如图7-12所示。求（1）不计大气折射K=1，保证自由空间余隙h0时，等高收发天线的最小高度；（2）在k＝4/3时，收发天线最小高度。 10、已知某数字微波通信系统的技术指标如下： 理论载噪比＝20dB，固定恶化=4 dB，在室温下（290K），接收机的噪声系数＝2.1，接收机的等效带宽=26.8MHz，试计算出该系统的门限载波信号功率电平值 11、已知一个6GHz的SDH 155Mbit/s系统的传输信道参数如下： 发射机的发射电平等于42dBm，收、发端天线增益各为43dB，单端馈线损耗[Lf]＝2.5dB，附加损耗[Lc]=2.5dB，信道的频带宽度为25.833MHz，实际门限载噪比[C/N]＝25.1dB，噪声系数＝2dB，收发两端之间的距离＝60km。试计算出系统的平衰落储备是多少？ 第8章卫星通信传输线路的特征 一、实践活动 调研卫星通信应用市场，了解卫星通信有那些业务？比较与其他通信的区别。 二、思考与习题 1、简要叙述卫星通信的主要优缺点；与光纤通信相比，你认为卫星通信系统适合什么样的应用领域。 2、卫星通信系统由哪几部分组成? 它们各自的作用如何? 卫星转发器的主要功能是什么? 3、卫星通信使用哪些工作频段? 原因是什么? 目前使用较多的卫星通信业务主要有哪些? 4、通信卫星有哪些运行轨道? 影响静止卫星轨道的有哪些因素? 5、有哪几种干扰在卫星通信中必须考虑? 它们的产生原因是什么？ 6、在接收机前端滤波器输出端，测试得到的噪声功率为0.03pW，而滤波器等效噪声带宽为10MHz，试确定等效噪声温度。 7、试解释卫星接收系统G/T值的含义。某地球站使用5m的天线，工作频率为12Hz，天线噪声温度为100 K，接收机前端噪声温度为120 K，试计算G/T值(天线与接收机之间的馈线损耗忽略)。 8、C频段(6.1GHz)地球站发射天线增益为54dB，发射机输出功率为l00W。卫星与地球站相 距37500km，卫星与地球站收发馈线损耗均为[Lr]=1 dB、馈线损耗[Lt]=2 dB，[LR]=0.8 dB、[La]=1.1dB卫星接收天线增益为398倍，转发器噪声温度为500K，卫星接收机带宽为 36MHz。试计算下列数值：求卫星输入噪声功率电平dBW和卫星输入载噪比[C/N]。9、—个12GHz的下行卫星系统参数如下：卫星输出功率为10W，馈线损耗1dB，天线增益为 35.2dB；卫星到地球站距离d＝40000km，大气层附加损耗为0.3dB。接收地球站天线增益为 51.2dB，馈线损耗0.5dB，G/T＝26.2(dB/K)。求下行线路的[C/N]D。 10、在IS-IV号卫星通信系统，其卫星有效全向辐射功率[EIRP] S =34.2dBw，接收天线增益[GRS]=20.7dB。又知道某地球站发射天线增益[GTE]＝60.1 dB，发送馈线损耗[LtE]＝0.4 dB，发射机输出功率PTE=3.9kW，地球站接收天线增益[GRE]=60.0dB,接收馈线损耗[LrE]=0.1 dB。 试计算卫星接收机输入端的载波接收功率[CS]和地球站接收机输入端的载波接收功率[CE]。 11、已知条件如图8-17所示，设卫星转发器工作在单载波状态，卫星和地球站的馈线损耗Lr]=1 dB、馈线损耗[Lt]=2 dB，[LR]=0.2 dB、[La]=1 dB，分别求出卫星线路的上行[C/T]U 和下行[C/T]D的值。 《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) 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断是“1”或者是“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？ 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； （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，当0x P P =时，电平为零，其含义是该点的功率等于基准功率。 当0x P P <时, 电平是负值,其含义是该点的功率小于基准功率。当0x P P >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1x P mW >时，电平是正值，当1x P mW =时。电平是零值， 当1x P mW <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 固定的。在电话通信中，绝对电平的基准参考点的阻抗0600R =W ，功率是 01P mW =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75L R =W ，其电压为0.85V ，试计算测试点上的绝对功率 电平是多少？ 解：直接带公式计算有： 000()()()0.85600[]10lg 20lg 10lg 20lg 10lg 9.83(dBm)()()()0.77575X X P X R P mW U V V L P mW U V R V W W ==+=+=W W 8、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 。 （2）带入上式得到e^(-3)mW ；（3）将-7dBm 带入()[]10lg 1x p P mW L dBm mW =，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： 321()110.210[]ln ln 1.4982()210p P mW mW L Np Np Np P mW mW ′===。 10、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。 解：带公式有：21()0.7[]ln ln 1.253()0.2p U v V L Np Np Np U v V === 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λmin 还长，即100 min l ￡L 时，传输线称为长线，反之则为短线 3、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V AR 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在幅值和相位上所发生的变化的程度。 5、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：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C Z ；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in C Z Z =；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，又有驻波，构成行驻混合波状态。 7、通信回路的串音损耗与串音防卫度的物理意义是什么？ 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f=5MHz ，同轴电缆回路的一次参数：电阻km R /501W =，电感km mH L /2.01=，电导km S G /151m =，电容km nF C /331=。试求该同轴电缆的二次参数。 解：特性阻抗77.85C Z ===W 衰减常数和相移常数为： 8.686dB km a =′ 8.6862.79dB km =+′= 或者不乘以8.686可得： 0.321714Np/km 62251080.71f rad km b p p ===′′= 2.7980.71j j a b ?=+=+ 9、设某平行双导线的直径为2mm ，间距为8mm ，周围介质为空气，求其特性阻抗。 解：首先求1ln D L d m p = ，1C d = ln 0.186c Z p ?==W 10、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：)41.59c Z D d ==W 当填充介质后， )28.04c Z D d ==W 。 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，而磁力线应是闭合的，根据右手螺旋规则，必有电场的纵向分量Z E ，即位移电流Z E t e ??支持磁场，若沿此闭合磁力回线l 对H 做线积分，积分后应等于轴向电流（即ò?） 。 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λP 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f1=3GHz 和f2=5GHz 的电磁波在该波导中可以传输哪些模式。 解：根据公式2c c k p l == 2c c k p l ===。 图略。 由3Z f GH =得，8 93100.1()310 c m f l ′===′ 而各模式的截止波长为， 1020.16cTE a m l l ==f 0120.08cTE b m l l ==p 22110.074m cTM l l --===p 可见，该波导在工作频率为3GHz 时，只能传输10TE 波。 4、若将3cm 标准矩形波导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，100245.72 4.5cTE a mm cm l l ===<因此，不能用来传输波长5cm 的电磁波。 （2）同上，100280.8cTE a mm l l ==>因此可以传输。 5、设有标准矩形波导BJ-32型，a=72.12rnm, b ＝34.04mm (1)当工作波长λ=6cm 时，该波导中可能传输哪些模式？ (2)设λ0=10cm 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）102144.24cTE a mm l l ==>可以传输； 01268.08cTE b mm l l ==>可以传输 207.26CTE a cm cm l ==> 可以传输 2c c k p l ===m=1,n=1 ：60.76c mm cm l ==>，可以传输TE 11和TM 11波； m=1,n=2 ：336c mm cm l ==<，不能传输； m=2,n=1 ：49.56c mm cm l ==<，不能传输。 因此，只能传输TE 10、 TE 11和TM 11、。TE 20 （2 ）b =，其中102144.24cTE a mm l ==，带入公式解得， 37.797b =。 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？ (3)若波导窄边尺寸b 增大一倍，上述各量又将如何变化？ (4)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化？ 解：（1） 10245.72 cTE a mm l== ， 1.58 b== ， 8 3.98*10/ p V m s == ，499.58 TE Z==W （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：（1）由公 式 p l=得到 4.54 c cm l=，则8 3*10 6.614 0.0454 c c c f GHz l ===； （2）98 4*10*104*10/ P p V f cm m s l ===， 2 8 2.25*10/ g P c V m s V == ，10 3 120* 2.83*10 TE p c Z V p ===W。 8、有一内充空气，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 ，TE01：2b。TE10：2a 0.8fc2> f>1.2fc1 fc1=c/2a; fc2=c/2b 0.8*c/2b > f>1.2* c/2a or > f>1.2* c/2a
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