课后习题答案

第一章 思考题与习题

1-1 无线电通信系统由哪几部分组成？各部分的功能如何？ 答：典型的点对点无线电通信系统的基本组成：

图示的无线电通信系统由信源、调制器、发信机、信道、收信机、解调器和信宿七部分组成。信源将原始的语音、图像信息变化为电信号，如麦克风将声音转化为语音电信号、各种传感器获得的电信号等。这种原始的电信号，在频谱上表现为低频信号，称为基带信号。基带信号通过调制器转化为高频的已调波信号，使之适合信道中的传输，已调波信号大多为带通信号。

高频的已调波信号经过发信机进行功率放大，由发送天线产生电磁波辐射出去；电磁波经过自由空间传播，到达接收天线，在接收天线上感应电流，再通过收信机进行信号放大等处理恢复已调波信号；由接收端的解调器对已调波信号进行解调，恢复原基带信号，并经过信息处理获得信息。

1-2 无线电通信为什么需要采用调制解调技术？其作用是什么？

答：由于无线信道的各种影响，无线电通信必须选择可靠的传输信道，将基带信号调制到指定的信道上传输，降低天线要求，适应多路传输的要求等，无线电传输均采用调制技术。在模拟调制技术中，主要是用基带信号去控制载波信号的振幅、频率或相位的变化，即幅度调制、频率调制和相位调制。

1-3 无线电通信的接收方式有哪几种？超外差接收机有何优点？

答：通常，由于信号的衰落，接收天线获得的电磁波信号微弱，需要先进行信号放大，再进行解调，这种接收机的结构称为直接放大式接收机，该接收机结构对不同的接收频率，其接收机的灵敏度(接收微弱信号的能力)和选择性(选择不同电台的能力)不同，已经较少实用。 目前大多采用超外差接收机的结构，接收天线获得感应信号，经过高频小信号放大器进行放大，并与本地振荡器进行混频，获得两个高频信号的频率之和信号或频率之差信号，这两个信号的包络仍保持已调波信号的包络不变，称为中频，和频称为高中频，差频称为低中频，后续的中频放大器选择和频信号(或差频信号)进行放大和检波，恢复原始的调制信号。 超外差接收机将接收到的不同载波频率的高频信号转变为固定的中频，如调幅收音机的中频为465kHz。由于中频信号的载波频率是固定的，中频放大器的选择性和增益与接收的载波频率无关，因此简化了接收机的结构。

1-4 中波、短波收音机，调频收音机各有什么特点？

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1-5 电磁波有哪几种传播方式？与信道、工作频率有何关系？ 解：无线电传播方式可分为地波传播、空间波传播和天波传播。

电磁波的频率不同，其传输方式会有所差异。对频率较高的信号，电磁波为直线传输，称为空间波。由于地球曲率的影响，此时的收发天线必须足够高，电磁波才能直达，因此空间波传输也称为视距传输，长距离通信时就需要进行中继传输。

对频率较低信号，电磁波可沿地面传输，称为地波，由于波的绕射特性，地波可应用于远程通信。

在地球大气层中，从最低层往上依次为对流层、平流层和电离层。在地球表面10～12km处的对流层，存在大量随机运动的不均匀介质，能对电磁波产生折射、散射和反射，在地球上空60km以上的电离层，可吸收、反射电磁波，利用电磁波在大气层的折射、反射、散射的传输方式称为天波。

对于短波电台而言，短波广播通常集中在某一段时间播放，显得异常拥挤。不过通常电台会在不同时段使用不同频率播出相同的节目，例如短波15-18MHz在每天中午至傍晚可以收听到很多电台节目，晚间10点以后只能收到极少电台节目，甚至连收音机的背景噪音都变小了；短波7MHz以下在白天很难清楚地收听广播，但到了深夜，却能很好地收听节目，短波9-12MHz全天都能收到广播，但早晨和晚上收听效果最好，电台多，声音又清楚。还有，如果您经常收听广播，就会发现，很多电台每小时都有规律地改变播出频率。 由于电离层经常发生快速的变化，使得收听短波经常出现类似海浪般忽大忽小的声音，这是收听短波的一种普遍现象，即使在电子线路利用了自动增益控制（AGC）来消除这种现象，但是在严重的情况下，仍会感觉出声音忽大忽小。

1-6 查阅相关资料，了解短波信道、移动通信信道各有什么特点？

解：短波与超短波大部分为天波和对流层散射。由于易受到大气环流、太阳风暴、宇宙射线等环境影响，天波传播的信道非常不稳定，导致接收电磁波信号的幅度发生随机性的变化，称为衰落(Fading)，如在收听短波广播节目时，声音时高时低，甚至断断续续。电离层的多变性及对电波的吸收作用，将会减弱短波信号，或造成较长时间的通信阻断。同时，当被调制的无线电波信号在电离层内传播时，组成信号的不同频率成分有着不同的传播路径和传播时延，因此会导致波形失真，这就是电离层的色散性。电离层的高度是变化的，甚至发生剧烈变化，会导致电磁波产生附加的频移呈现“多普勒效应”。

移动通信的工作频段多为分米波段，即特高频段，电磁波的传播方式为直射传播或反射。移动通信信道中，由于基站和移动台之间的反射体、散射体和折射体的数量特别多，电磁波发生散射、反射和折射，引起信号的多径传输，使到达的信号之间相互叠加，其合成信号幅度

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表现为快速的起伏变化，称为幅度衰落。电磁波在传播过程中，具有不同的信道时延，这将导致接收信号的波形被展宽，称为时延扩展，从而导致接收信号的频率选择性衰落。同时，移动台的运动会产生多普勒频移，并由此引起衰落过程的频率扩散，称为时间选择性衰落。移动通信的信道特性非常复杂，选择性衰落特性严重影响信号传输的可靠性。为了获得满意的通信质量，需要采用各种抗衰落的调制解调技术、编解码接收技术及扩频技术等，其中最广泛使用的是分集接收技术。

1-7 什么是基带信号、载波信号和已调波信号？各有什么特点？ 解：为适合信道传输，降低天线要求，适应多路传输的要求等，无线电传输均采用调制技术。在模拟调制技术中，主要是用基带信号去控制载波信号的振幅、频率或相位的变化，即幅度调制、频率调制和相位调制。基带信号为低频信号，也称为调制信号，如语音信号、图像信号等。

载波信号为高频信号，即通过天线发送的高频信号，为发射机本身产生，用于携带基带信号。 已调波为调制波，如幅度调制信号即保持载波频率大小，但幅度受到基带信号的控制；频率调制信号的幅度为恒定值，其频率的大小受到基带信号的控制；相位调制信号保持幅度恒定，其频率为载波频率，但相位变化受到基带信号控制。

1-8 为什么说调频波所占的频带比调幅波宽很多，调频波比调幅波的抗干扰能力强？ 解：中、短波收音机采用调幅方式，带宽为9kHz，调频广播为调频方式，带宽为75kHz。 语音信号为带宽为300-3kHz，高达10kHz，显然，调幅广播对语音的高音部分是抑制的，因此，调频广播的音质优于中短波广播。

同时，无线电传播的干扰，表现为幅度干扰，若干扰幅度较小时，干扰不足以改变载波频率的变化。因此干扰对幅度的影响，对调幅收音机将直接影响话质，而调频收音机在解调前有一级幅度稳幅电路，消除干扰的影响，语音信息均携带在频率变化中，因此，干扰对话音的影响较小。

此外，干扰信号大多处于低频段，如中短波段，而调频处于更高频段，干扰信号的能量要低一些，如电机干扰等。

2-2 查阅功率管MRF137相关资料，了解三极管各模型的电路参数含义与物理意义。 解：MRF137为射频场效应功率管，N沟道增强型模型。 宽带打工率输出，频率上限到400MHz， 工作电压28V、150MHz时，输出功率达到30W、最小增益13dB，典型的效率达到60%。

2-3 试分析图2-23的9:1传输线变压器的阻抗变换原理。 解：9:1传输线变压器有两种结构，

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