電力系統(tǒng)通信工程A4答案

電力系統(tǒng)通信工程

1.請簡述奈奎斯特抽樣定理（10分）

要從抽樣信號中無失真地恢復原信號，抽樣頻率應大于2倍信號最高頻率。

抽樣頻率小于2倍頻譜最高頻率時，信號的頻譜有混置。抽樣頻率大于2倍頻譜最高頻率時,

信號的頻譜無混疊。

2.請畫出微波系統(tǒng)組成方框圖（10分）

注：

意I1

答:

題：

內(nèi)：

容；

勿；

3.請簡述光纖的傳輸特性以及電力特殊電纜的有哪些？（10分）

超!

答：光纖的傳輸特性包括：

過!

（1）損耗特性：光波沿光纖化輸時，其功率將逐步受到衰減，當發(fā)送光功率和接收

裝!

靈敏度給定時，光纖對信號的衰減將是限制無中繼傳輸距離的重要因素。

訂

?：光纖的損耗特性常用衰減系數(shù)N表示：

線線

（）（）

左1A=\O\g~^/LdB/km

側(cè);

式中產(chǎn)，為光纖的輸入光功率，孔為輸出光功率，￡為光纖長度。

（2）.色散特性：光信號中含有多個不同頻率或不同模式的成分，信號在光纖中

微波系統(tǒng)組成方框圖

傳輸時，其不同成份將因群速（即等效折算到光纖軸向的速度）不同而需要不同的傳輸時

間，導致組成光信號的各個成份到達光纖終端（接收端）的時間有先有后，使接收波形產(chǎn)生畸

變。這種現(xiàn)象就是光纖的色散。

（3）.偏振特性：這是單模光纖專有的一種特性。由于纖芯的橢圓變形，或光纖受到

非對稱外應力而產(chǎn)生彈性變形時，單模傳輸中兩個正交的基模分量將具有不等的相位常數(shù)。

這種現(xiàn)象叫做光纖的雙折射。雙折射除導致偏振色散外，還將使光波的偏振態(tài)沿光纖粘向不

斷變化，使輸出偏振態(tài)不穩(wěn)定。這在相干通信系統(tǒng)中將會產(chǎn)生很壞的影響。

（4）.數(shù)值孔徑：光纖的數(shù)值孔徑反映出光纖收集光線的能力。

電力特殊電纜：特殊用途電纜種類繁多，主要有：

（1）用于高溫環(huán)境的氟塑料電纜，聚偏二氟乙烯絕緣、護套電纜連續(xù)工作溫度攝氏150度,

聚全氟乙丙烯絕緣、護套電纜連續(xù)工作溫度攝氏100度，，聚四氟乙烯絕緣、護套電纜連續(xù)工

作溫度攝氏260度。

（2）用于油污染環(huán)境的丁晴復合物絕緣電纜，運行最高額定溫度攝氏105度。

（3）用于經(jīng)常移動環(huán)境的硅橡膠電纜，運行最高額定溫度攝氏180度。

此外，還有專用的低溫、防水、防蟲鼠害、礦用電纜等

4.請簡述電力載波通信頻譜搬移是如何實現(xiàn)的？（10分）

答：信號頻譜的搬移是利用半導體二極管、三極管等非線性元件對信號進行變頻調(diào)制

的結(jié)果。以二極管為例，其伏安持性如圖，圖中u是施加在二極管兩端的電壓，i是在u的

作用卜通過二極管的電流，用數(shù)學表達式描述此伏安特性，則為

式中系數(shù)a0,al,u2,a3山特性曲線的形狀及所選擇的工作狀態(tài)所決定。進行工程分析時，

一般只取前3項。N=d+d"+

當在二極管的兩端加上不同頻率的正弦波時，其變頻作用如下圖所示：

輸入族譜

i-

rp[LJ]]?觸頻譜

⑻電路（b）輸入、輸出頻譜

5計算機通信網(wǎng)的計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)有哪些類型？（10分）

答：1.星型拓撲:如圖⑸所示，網(wǎng)絡中各工作站通過點到點鏈路連到中央節(jié)點。中心結(jié)點

對全網(wǎng)的通信實行集中控制，任何兩個結(jié)點之間的通信都必須通過中心結(jié)點來實現(xiàn)。星型拓

撲的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，訪問協(xié)議簡單，單機故障不會影響網(wǎng)絡運行；缺點是對中心結(jié)點的可

靠性要求高，中心結(jié)點出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡就會癱瘓，系統(tǒng)的擴充比較困難。

2.樹型拓撲：由星型拓撲演變而來，形狀像一棵根在上方的大樹。各結(jié)點按層次進行連接,

信息交換主要在上下結(jié)點之間進行。樹型拓撲結(jié)構(gòu)中的故障比較容易檢測和隔離。

3.環(huán)型拓撲使網(wǎng)絡中各站點首尾相連，以通信線路連接成一個封閉的環(huán)路，數(shù)據(jù)只能在

環(huán)路中沿著一個方向逐點傳輸。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)簡單，傳輸延時確定，適合光纖介質(zhì)網(wǎng)絡；但

是任何一個結(jié)點的故障都會使全網(wǎng)癱瘓，而且結(jié)點的增加或減少都比較困難。

4.總線型拓撲所有的站點都連接到一條公用傳輸線-總線上，就形成了總線型計算機網(wǎng)絡

結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于擴充、價格低廉，容易安裝。缺點是出現(xiàn)故隙后需要檢查總

線在各結(jié)點的連接，因此查錯比較困難；雖然某臺計算機故障不會影響網(wǎng)絡運行，但是若總

線斷開，則網(wǎng)絡將不可使用。

5.星環(huán)拓撲這是將星型拓撲和環(huán)型拓撲混合起來的一種拓撲結(jié)構(gòu)。其主要優(yōu)點是故障

診斷較為方使，易于擴展，安裝電纜方便，其主要缺點是需要集中器等。

6.請簡述光纖通信使用的波長在哪個范圍？并解釋3個低損耗窗口的含義？(10分)

答：目前光纖通信所用光波的波長范圍為0.8?L7um,屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)，其

3個低損耗窗口為：0.85pm、1.31pm和1.55pm波長，也就是說，光源的發(fā)光波長應與光纖

的工作窗口相一致。

7.請敘述下ISO開放系統(tǒng)互連參考七層模型？(20分)

答：OSI七層模型從下到上分別為物理層(PhysicalLayer,PH)＞數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink

Layer,DL)、網(wǎng)絡層(NetworkLayer,N)、運輸層(TransportLayer,T)、會話層(Session

Layer,S)、表示層(PresentationLayer,P)和應用層(ApplicationLayer,A)o

8.電力系統(tǒng)復用保護通道的優(yōu)點？復用方式有哪五種類型？(2()分)

答：I.能解決電力系統(tǒng)載波通道頻率擁擠的矛盾

多功能復用載波設備既可傳送一路電話還可傳送多個遠動或保護信號，因而可大大緩

解電力系統(tǒng)載波通道頻率安排擁擠的矛盾。

2,使電力載波通道的規(guī)劃、設計、管理歸于統(tǒng)一

實行復用方式以后，電力載波的頻率分配都由通信部門統(tǒng)一歸II安捧，充分利用頻率

空檔，克服了以前各自獨立的專用通道運行時頻率安排相互矛盾，造成頻段空檔浪費或致使

管理不能統(tǒng)一等問題。

3.改善了高頻通道為傳輸特性

多功能復用載波設備，采用相一一相耦合方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的相一一地耦合方式?？纱蟠?/p>

拉高高頻通道的傳輸質(zhì)量，也提高了在輸電線路故障情況下的可靠性，改善了線路衰耗和線

路雜音干擾。

4.可充分利用調(diào)度通信網(wǎng)絡的優(yōu)越性

有效利用調(diào)度數(shù)字通信網(wǎng)絡.可利用比較成熟的多種數(shù)據(jù)加密，數(shù)據(jù)恢勾算法，

傳遞信息的可靠性高?？稍跀?shù)據(jù)通道上發(fā)送多路信息，信號通道的利用率高。便于計算處理。

具有廣域數(shù)據(jù)共享和信息的實時性高等特點

復用方式五種類型有：

L頻分攵用、鍵控移頻方式

這種方式是將4kHz音戚帶寬劃分一段來作史用保護通道頻帶，如2kHz以下作話音頻

帶，2kHz以上作女用保護通道頻帶。平時它只發(fā)一個單頻監(jiān)護信號，保護發(fā)送命令時，轉(zhuǎn)

'發(fā)另一個單頻命令信號。早期產(chǎn)品都采川這種方式。

2.頻分復用、編碼移領(lǐng)方式

這種方式也是將4kHz帶寬劃分?段給復用保護通道，平時也只發(fā)監(jiān)護信?弓。傳輸命令

時，發(fā)出兩個頻率信號，它們分別代衣四種狀態(tài)，通過不同狀態(tài)控制編碼，交替發(fā)送兩種頊

率。那么不同的編碼代收不同的命令，命令越多，編碼越長、判別需要的時間也越K。山于

采用了編碼，抗干擾能力就強燉，所以此種方式安全性很島。當然在同樣帶寬的情況下，它

的傳輸速度較慢，但它nJ傳輸多個命令，所以利用率較裔。

3,時分更用、鍵控移須方式

這種方式是在話音頻帶傳輸命令信號。它平時只在話音帶外發(fā)一單頻或利用導頻或鈴頻

作監(jiān)護信號.發(fā)命令時，哲停話音信號的心輸，在話音頻帶發(fā)一單頻信號作為命令信號。由

?「保護很少發(fā)信號