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。

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 m W >时，电平是正值，当1x P m W =时。

电平是零值，当1x P m W <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 =Ω，功率是01P m W =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 =Ω，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[]10l g 20l g 10l g 20l g 10l g 9.83(d B m )()()()0.77575X X P XR P m W U V V L P m W U V R V ΩΩ==+=+=ΩΩ8、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()[]10l g 1x p Pm W L d B m m W=，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[]l n l n 1.4982()210p P m W m W L N p N p N p P m W m W ⨯===。

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[]l n l n 1.253()0.2p U v V L N p N p N p U v V ===第二章 金属传输线理论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。

8、若已知f=5MHz ，同轴电缆回路的一次参数：电阻km R /501Ω=，电感km mH L /2.01=，电导km S G /151μ=，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 =Ω衰减常数和相移常数为：8.686d B k m α⨯8.6862.79d B k m⨯= 或者不乘以8.686可得：0.321714Np/km2580.71r a d k m π=⨯=2.7980.71j j αβϒ=+=+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1l L μπ=，1C11l n 0.186c L Z C π≈==Ω10、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：(60)*l n ()41.59cZ r D d ε==Ω 当填充介质后，(60)*l n ()28.04cZ r D d ε==Ω。

第三章 波导传输线理论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。

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=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。

解：601.75l n 75.17()0.51c Z ==Ω单模传输有c/f ＞π(b+a )，代入数据得f<4.244GHz 。

第四章 介质光波传输理论1．什么是光纤的数值孔径？答：光纤产生全反射时光纤端面最大入射角的正弦值0sin Φ称为光纤的数值孔径。

3．用射线理论描述阶跃型光纤的导光原理是什么？画出示意图答：已知纤芯半径为a ，折射率n 1，包层折射率为n 2并且有n 1＞n 2。

当光线①以φi 角从空气（n 0=1）入射到光纤端面时，将有一部分光进入光纤，此时sin φi =0z 1sinθn 。

由于纤芯折射率n 1＞n 0空气，则θz ＜φi ，光线继续传播以θz =（90°-θi ）角射到纤芯和包层的界面处。

如果θi 小于纤芯包层界面的临界角θc =arcsin （n 2/n 1），则一部分光线折射进包层最终被溢出而损耗掉，另一部分反射进入纤芯。

但如此几经反射、折射后，很快就被损耗掉了。

如果φi 减小到φ0如光线②，则θz 也减小到0z θ，即0z θ=（90°-θc ），而θi 增大。

如果θi 增大到略大于临界角θc 时，则此光线将会在纤芯和包层界面发生全反射，能量全部反射回纤芯。

当它继续再传播再次遇到芯包界面时，再次发生全反射。

如此反复，光线就能从一端沿着折线传到另一端。

光纤中的子午线传播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？答：造成光纤损耗的原因很多，主要有吸收损耗、散射损耗和附加损耗。

吸收损耗是光波通过光纤材料时，一部分光能被消耗（吸收）转换成其他形式的能量而形成；散射损耗是由于材料的不均匀使光散射将光能辐射出光纤外导致的损耗；附加损耗属于来自外部的损耗或称应用损耗，如在成缆、施工安装和使用运行中使光纤扭曲、侧压等造成光纤宏弯和微弯所形成的损耗等。

光纤的损耗将导致传输信号的衰减，光纤损耗是决定光纤通信系统中继距离的主要因素之一。

光纤的损耗将导致传输信号的衰减，所以把光纤的损耗又称衰减。

当光信号在光纤中传输时，随着距离增长光的强度随之减弱，其规律为：10/)(10)0()(z P z P λα-=；在光纤中，信号的不同模式或不同频率在传输时具有不同的群速度，因而信号达到终端时会出现传输时延差，从而引起信号畸变，这种现象统称为色散。

对于数字信号，经光纤传播一段距离后，色散会引起光脉冲展宽，严重时，前后脉冲将互相重叠，形成码间干扰，导致误码率增加。

因此，色散决定了光纤的传输带宽，限制了系统的传输速率或中继距离。

10．光纤中都有哪几种色散？解释其含义。

答：根据色散产生的原因，光纤的色散主要分为：模式色散、材料色散、波导色散和偏振模色散。

下面分别给予介绍。

模式色散一般存在于多模光纤中。

因为，在多模光纤中同时存在多个模式，不同模式沿光纤轴向传播的群速度是不同，它们到达终端时，必定会有先有后，出现时延差，形成模式色散，从而引起脉冲宽度展宽；由于光纤材料的折射率随光波长的变化而变化，使得光信号各频率的群速度不同，引起传输时延差的现象，称为材料色散。

这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的线谱宽度；波导色散w τ∆是针对光纤中某个导模而言的，在不同的波长下，其相位常数β不同，从而群速度不同，引起色散。

波导色散还与光纤的结构参数、纤芯与包层的相对折射率差等多方面的原因有关，故也称为结构色散；对于理想单模光纤，由于只传输一种模式（基模LP 01或HE 11模），故不存在模式色散，但存在偏振模色散。

偏振模色散是单模光纤特有的一种色散，偏振模色散的产生是由于单模光纤中实际上传输的是两个相互正交的偏振模，它们的电场各沿x ，y 方向偏振，分别记作LP x 01和LP y 01，其相位常数βx ，βy 不同（βx ≠βy ），相应的群速度不同，从而引起偏振色散0τ∆11、.已知渐变型光纤纤芯的折射率分布为a ar n r n ≤≤∆-=r 0 )(21)0()(2 求:光纤的本地数值孔径NA(r)。

解：()N A (r n =， 0r a ≤≤ 12．均匀光纤芯与包层的折射率分别为：n l ＝1.50，n 2＝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,n 2应选什么值.解：（1）222121()/23.28e -2n n n ∆=-=； （2）0.384N A =； （3）由n 1sin θ1=n 2sin θ2可求出sin θ1为1.45/1.5，则列出方程并解得此时所走的光程为1.034483km ，Δτmax =（1.034483-1）/c=1.1494e-7s/m 。