GRUPA A

1. Klistron dwuwnękowy jest lampą elektronową
wzmacniającą czy generującą?
Wzmacniającą
2. Narysuj charakterystyki klistronu refleksowego –
częstotliwość i moc wyjściowa w zależności od napięcia
reflektora. Skomentuj wykresy.

Mówi się, ze klistron gen. np na zerowym zakr drgan (zw. obsz lu
stref drgan). Oznacza to, iz liczba n=1. Zakres pierwszy odpowiada
n=1, itd. Pomiędzy zakresami brak drgań, bo paczki elektronów
powracają gdy pole w.cz. jest dla nich przyspieszajace (elektrony
nie moga oddac en rezonatorowi)


Zależność mocy wyjściowej klistronu refleksowego a) oraz
charakterystyki przestrajania elektronowego b) w funkcji napiecia
Urlf przy stalym nap przyspieszajacym (napieciu stalym
zasilajacym rezonator).



3. Magnetron jest lampą generującą moc mikrofalową z :
a)dużą (rząd sprawności 50%-80%)

4. Zad. Problemowe: Wyjaśnij zasadę działania cyrkulatora
ferrytowego, podaj postać macierzy rozproszenia cyrkulatora
idealnego i przykłady stosowania w technice b.w.cz.

Cyrkulator ferrytowy- rozgałęzienie falowodowe z wkładką
ferrytową o trzech lub czterech wrotach wyjściowych. Sygnał
doprowadzony do pierwszych wrót może być odebrany tylko przez
drugie wrota, podczas gdy sygnał z wrót drugich przechodzi tylko
do trzecich, a z trzecich z powrotem do pierwszych (w
trójwrotniku). Zasada działania cyrkulatora polega na skręceniu
przebiegu linii sił pola magnetycznego przez wewnętrzne wkładki
ferrytowe

Charakteryzuje się macierzą rozproszenia (w
przypadku idealnym):

5. Miarą zdolności anteny mikrofalowej do koncentracji mocy
promieniowanej w określonym kierunku jest:
a) kierunkowość i zysk anteny,
b) jej impedancja promieniowania i impedancja wejściowa,
c) jej sprawność energetyczna wyrażona stosunkiem mocy
doprowadzanej do anteny do mocy przez nią wypromieniowanej ?
Narysuj charakterystykę częstotliwościową reflektancji (strat
powrotu) anteny mierzonej skalarnym analizatorem sieci. Podaj
stosowny komentarz.

6. Skanowanie przestrzenne wiązką antenową może być
pozyskane dzięki włączonym w sieć formowania wiązki:
a) wielostanowym cyfrowym przesuwnikom fazy,
b) dzielnikom mocy i sprzęgaczom kierunkowym zapewniającym
nierównomierny rozkład mocy doprowadzanej do elementów
promieniujących tworzących wiersz lub kolumnę układu
antenowego,
c) dzięki zmianie częstotliwości sygnału doprowadzanego do
anteny
d) macierzy Butlera NxN, która charakteryzuje się stałą różnicą
fazy sygnałów mierzonych w przyległych jej wrotach
wyjściowych, zmienianą wraz z przełączaniem sygnału
antenowego od wrota do wrota wejściowego macierzy?

7. Czysty rodzaj TEM powstaje w prowadnicy falowej
spełniającej następujące warunki:
a)nie zmieniane wzdłuż prowadnicy wymiary przekroju
poprzecznego,
b)co najmniej jeden przewodnik,
c)co najmniej dwa przewodniki, ogólnie N przewodów,

d)ośrodek dielektryczny złożony z wielu planarnie ułożonych
warstw dielektrycznych o różnych przenikalnościach
elektrycznych,
e)jednorodny ośrodek dielektryczny, w którym znajdują się
przewody linii.
f)W linie N przewodowej rozchodzić się może N niezależnych
rodzajów pola,
g) W linie N przewodowej rozchodzić się może N+1 niezależnych
rodzajów pola
h) W linie N przewodowej rozchodzić się może N niezależnych
rodzajów pola

8. W falowodzie prostokątnym podstawowym rodzajem pola
jest:
a) rodzaj TM - określa liczbę całkowitych zmian wzdłuż szerszej
ś

cianki falowodu

]

[

2

Hz

c

f

g

g

β

π

=

g

g

2

β

π

λ

=

b) rodzaj TE -określa liczbę całkowitych zmian wzdłuż
węższej ścianki falowodu
c) moce TE
Podaj zależności określające krytyczną długość fali i częstotliwość
krytyczną (f

g

) dla falowodu z rodzajem podstawowym.

(?)


9. W liniach sprzężonych wraz ze współczynnikiem sprzężenia
a)zwiększa się
b)maleje
stosunek rodzajowych impedancji charakterystycznych? Podaj
wyrażenia określające współczynnik sprzężenia w zależności od
parametrów jednostkowych linii (indukcyjności i pojemności
własnej i wzajemnej na jednostkę długości) i w zależności od
impedancji rodzajowych.

Zce i Zco – impedancje chrakterystyczne. Impedancje te pozostają
w prostej realcji z tzw. współczynnikiem sprzężenia linii:

co

ce

co

ce

m

c

m

l

Z

Z

Z

Z

C

C

k

L

L

k

k

+

−

=

=

=

=

=

1

1

Ponadto, impredancje to dobrane są aoby spełnić warunek
dopasowania impedancyjnego: Z

0

=sqrt(Z

ce

Z

co

), Z

0

– impedancja

odniesienia

10. Zad. Problemowe: Narysuj schemat obwodu
dopasowującego impedancję obciążenia do impedancji
charakterystycznej toru ze strojnikiem równolegle włączonym w
linię i opisz lub przedstaw na wykresie Smitha konstrukcję obwodu
ze strojnikiem równoległym w postaci zwartego na końcu odcinka
linii.

11. Współczynnik fali stojącej definiuje się jako stosunek:
a)amplitud zespolonych fal napięciowych U+ i U-,
b) napięć mierzonych w przekrojach maksimum Um i minimum
Um rozkładu fali stojącej
Oblicz WFS wiedząc, że straty powrotu zmierzone skalarnym
analizatorem sieci RT = 20dB. O ile mniej wydzieli się mocy w
niedopasowanym obciążeniu o podanej mierze strat powrotu?
Podaj wynik w mierze bezwzględnej i decybelowej.

2

2

|

|

|

|

,

|

|

1

|

|

1

,

|

|

1

log

20

.

.

Γ

=

Γ

=

Γ

−

Γ

+

=

=

+

−

L

P

P

WFS

r

L

R

12. Zad. Problemowe: Dwuwrotnik pasywny opisany jest
parametrami rozproszenia S. Wprowadzane przez niego tłumienie
definiuje się następująco A(dB) = 10 log P1/P2, gdzie P1 to moc
dysponowana generatora a P2 to moc wydzielona w obciążeniu
dopasowanym. Wykazać, że tłumienie A(dB) jest sumą tłumienia
A1(dB) wywołanego odbiciem mocy „od wejścia” i tłumienia
A2(dB) wywołanego stratami mocy na ciepło Joule’a w stratnym
układzie pasywnym. Zdefiniować tłumienia A1(dB) i A2(dB) i
wyprowadzić lub podać wyrażenia na A1(dB) i A2(dB) w
zależności od parametrów S.

13. Zad. Problemowe: Narysuj schemat ideowy sprzęgacza
kierunkowego o liniach sprzężonych oraz naszkicuj sprzęgacz
wykonany w technice sprzężonych symetrycznych linii
paskowych. Zdefiniuj warunki idealnej realizacji sprzęgacza, opisz
jego właściwości i zapisz jego macierz rozproszenia.

Sprzęgacz kierunkowy jest czterowrotnikiem, w którym części
mocy fal w torze głównym, biegnących w przeciwnych
kierunkach, wyprowadzane są oddzielnymi wrotami (dlatego
nazywany kierunkowym). Sprzęgacz kierunkowy tworzą 2
prowadnice falowe z odpowiednim mechanizmem pobudzania –
patrz rysunek.
Fala płynie w torze głównym od wrót „1” do „2”, część mocy
przepływa do wrót „3”, natomiast wrota „4” są izolowane. Gdy
fala płynie w torze głównym od wrót „2” do „1”, to część mocy
przepływa do wrót „4”, natomiast wrota „3” są izolowane.
Sprzęgacz kierunkowy jest czterowrotnikiem odwracalnym, gdy w
fala płynie w torze pomocniczym od wrót „3” do „4”, to część
mocy przepływa do wrót „1” w torze głównym, a wrota „2”
pozostają izolowane, itd.
Kolejne wyrazy macierzy rozproszenia są opatrzone własnymi
nazwami. Zanotujmy najpierw, że sprzęgacz kierunkowy winien
być dobrze dopasowany we wszystkich wrotach.

•

Sprzężenie sprzęgacza C (coupling) definiowane

jest następująco:

•

Izolacja sprzęgacza I (isolation) opisuje transmisję

sygnału między wrotami, które powinny być izolowane. W
praktyce jednakże izolacja nie jest pełna.

•

Kierunkowość sprzęgacz

(directivity) jest

bardzo ważnym parametrem, gdyż pokazuje jaka jest różnica
między mocami sygnałów we wrotach sprzężonych i izolowanych:

14. Zad. Problemowe: Narysuj schemat ideowy wzmacniacza
zrównoważonego i opisz zasadę działania, jego właściwości oraz
zalety.

Istotnym elementem wzmacniacza zrównoważonego są 3
dB/90°sprzęgacze kierunkowe, będące pasywnymi
czterowrotnikami, przeznaczonymi do kierunkowego przesyłania i
podziału mocy doprowadzonych sygnałów. W układzie
zastosowano sprzęgacz Lange'a, składający się z dwóch par linii
mikropaskowych połączonych krzyżującymi się przewodami.
Jednosekcyjne sprzęgacze zbliżeniowe pozwalają uzyskać pasmo
przenoszenia rzędu oktawy. We wzmacniaczu zrównoważonym
zarówno obwód wejściowy jak i wyjściowy, współpracujący z
każdym z elementów aktywnych, zapewnia dopasowanie szumowe
i stałość wzmocnienia w całym pasmie przenoszenia. Dopasowanie
do impedancji 50ohm realizowane jest przez 3 dB/90° sprzęgacze
kierunkowe na wejściu i wyjściu układu.
Do podstawowych zalet wzmacniaczy zrównoważonych należy
zaliczyć
- dobre dopasowanie na wejściu i wyjściu umożliwiające łatwe
łączenie poszczególnych stopni odbiornika w kaskadę - w
prezentowanym rozwiązaniu RL < -18 dB.
- możliwość jednoczesnego zapewnienia, obok dopasowania
energetycznego, minimalnej wartości współczynnika szumów, w
prezentowanym rozwiązaniu F < 0.8 dB

- dobra separacja poszczególnych stopni między sobą w układzie
wielostopniowym.

GRUPA B

1. Lampa z falą bieżącą wykorzystywana jest do:
a)Wzmacniania
b)Generacji Mocy mikrofalowej
2. Takie same zadanie jak w grupie A
3. Półprzewodnikowa dioda Gunna jest elementem aktywnym o
ujemnej rezystancji stosowanym w generatorach o:
a)dużej
b)małej Sprawności energetycznej. Podaj rząd sprawności: 1-2%

4. Zad. Problemowe: Opisz techniki pozyskiwania większych
mocy z wykorzystaniem tranzystorów mikrofalowych lub
wzmacniaczy wykonanych w technologii MMUS/MMIC.

c) wzmaczniaczmocy wyjściowej 17,4W o wzm. 11.6 dB w zakr f
3,7-4,2 GHz i spr 48%, d) ukł. o 4 wzm. mocy oraz dzielnikach na
wejściu i sumatorach na wyjściu
5. Takie same zadanie jak w grupie A

6. W celu zmniejszenia poziomu listków bocznych
charakterystyki promieniowania wieloelementowego układu
antenowego należy zapewnić:
a)równomierny
b)nierównomierny
Rozkład mocy/amplitud sygnału rozprowadzanego do
poszczególnych promienników? Podaj z nazwy przykładowe
rozkłady amplitud stosowanych w technice anten
wieloelementowych.
7. Takie same zadanie jak w grupie A

8. W falowodzie kołowym podstawowym rodzajem pola jest
rodzaj:
a)TE11
b)TE01
c)TM01
Podaj zależności określające krytyczną długość fali i częstotliwość
krytyczną (f

g

)dla falowodu z rodzajem podstawowym.

]

[

2

Hz

c

f

g

g

β

π

=

g

g

2

β

π

λ

=

9. Takie same zadanie jak w grupie A
10. Takie same zadanie jak w grupie A
11. Straty powrotu są miarą decybelową stosunku:
a)U

+

i U

-

b)U

-

i U

+

c)|U

+

| i |U

_

|

Oblicz WFS wiedząc, że straty powrotu zmierzone skalarnym
analizatorem sieci R.L.=6dB. O ile mniej wydzieli się mocy w
niedopasowanym obciążeniu o podanej mierze strat powrotu?
Podaj wynik w mierze bezwzględnej i decybelowej.

2

2

|

|

|

|

,

|

|

1

|

|

1

,

|

|

1

log

20

.

.

Γ

=

Γ

=

Γ

−

Γ

+

=

=

+

−

L

P

P

WFS

r

L

R

12. Takie same zadanie jak w grupie A

13. Zad. Problemowe: Narysuj schemat ideowy dzielnika
Wilkinsona o równym podziale mocy, opisz jego właściwości i
zapisz macierz rozproszenia (przy f =f

0

)

Dzielnik Wilkinsona jest trójwrotnikiem służącym do dzielenia
mocy na równe części, choć w specjalnych konstrukcjach podział
mocy może być dokonany w innych proporcjach. Dzielnik jest
elementem pasywnym, odwracalnym, ale nie bezstratnym –
rysunek

Właściwości dzielnika Wilkinsona są następujące:
- wszystkie wrota dzielnika są dopasowane.
- moc doprowadzona do wrót „1” dzieli się równo i po połowie
między wrota „2” i „3”,
- wrota 2 i 3 są izolowane, a moc doprowadzona do wrót „2” w
połowie wypłynie
wrotami „1”, a w połowie zostanie wydzielona w rezystorze

W swej najprostszej postaci dzielnik pracuje dobrze w wąskim
paśmie częstotliwości.
Macierz rozproszenia





















−

=

100

100

011

2

]

[

j

S

14. Zad. Problemowe: Narysuj schemat ideowy tłumika
regulowanego prądowo z diodami PIN/modulatora/przełącznika
mocy w układzie dwa sprzęgacze kierunkowe 3 dB – jedna, dwie
lub trzy pary diod PIN. Opisz zasadę działania, właściwości i
zalety.