1.Typowe pasma mikrofalowe i ich szerokości, zasięgi w tych pasmach (dla radiolinii)

f. decymetrowe 1-10dm f=0.3- 3GHz

f. centymetrowe 1-10cm f=3 - 30GHz

f. milimetrowe 1-10mm f= 30- 300GHz

f. submilimetrowe <1mm f> 300GHz

2.Charakterystyka anten parabolicznych mikrofalowych, par. charakterystyczne

- bardzo duża kierunkowość (szpilkowa charakterystyka promieniowania) i zysk energetyczny dochodzący do 50 dB.

- budowa: wiązka promieni padająca równolegle na reflektor skupia się w jednym punkcie zwanym ogniskiem. Umieszczając w tym miejscu źródło oświetlające czyli promiennik, przechwytujemy prawie całą energię padającą na reflektor. Jeśli promiennik wysyła fale, to po odbiciu od reflektora są one równoległe, co zapewnia duży zysk energetyczny.

- poziom listka wstecznego i listków bocznych zależy od zjawiska przelewania się poza aperturę energii wytworzonej przez źródło zasilające, przez co zmniejsza się zysk energetyczny.

- zazwyczaj jako antenę oświetlającą stosuje się koniec falowodu kołowego

- anteny paraboliczne głębokie są mniej wrażliwe na szum ziemi, główną wadą jest to, że zbiera się tam śnieg i woda, która powoduje zmiany charakterystyki promieniowania i zysku energetycznego wzrost składowej pojemnościowej impedancji i wzrost WFS.

- w przypadku gdy jest wymagany duży zysk np. do odbioru programów satelitarnych, stosuje się symetryczne anteny paraboliczne. Wadą tych anten jest to, że zacieniają część reflektora, która jest wyeliminowana z odbioru fal.

3.Strefa Fresnela, przeszkody ,opis i zasada pracy w tej strefie

Strefa Fresnela - jest to obszar propagowania energii sygnału radiowego znajdujący się wzdłuż linii łączącej nadajnik i odbiornik fal.

Pierwsza strefa Fresnela kształtem przypomina cygaro ulokowane między masztami radiowymi nadajnika i odbiornika. Jego kształt zależy od różnych czynników m.in. od częstotliwości sygnału. Im wyższa częstotliwość radiowa tym kształt strefy Fresnela jest smuklejszy, zgodnie z wzorem, opisującym promień pierwszej strefy Fresnela:

w którym:

r oznacza promień pierwszej strefy w badanym miejscu między nadajnikiem a odbiornikiem

d_nad i d_odb oznaczają odległości od nadajnika i od odbiornika

d oznacza odległość pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem

λ oznacza długość fali radiowej.

W połowie trasy pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem promień tej strefy jest największy i wynosi:

Obiekty (wzgórza, drzewa, budynki itp.) znajdujące się w pierwszej strefie Fresnela mają wpływ na jakość propagacji fali: im jest ich więcej i im są większe, tym gorsze warunki przesyłu sygnału. Następne (druga i kolejne) strefy Fresnela układają się koncentrycznie wokół pierwszej strefy i nie mają istotnego znaczenia w propagacji fal radiowych. Pierwsza strefa Fresnela musie być czysta w 60 % aby można było przeprowadzić poprawną transmisję.

Strefa Fresnela składa się z trzech kręgów położonych współosiowo. W zależności od rodzaju przeszkody występuje różne tłumienie. Jeśli przeszkoda dotyka osi między anteną nadawczą i odbiorczą, tłumienie pola wynosi 6dB dla ostrza i 20 dB dla kuli. Jeśli przeszkoda zajmuje nie więcej niż 40 % promienia pierwszej strefy to pole ma identyczną wartość jak dla wolnej przestrzeni, czyli braku przeszkody.

4.Co to jest łącze LOS i zastosowania

LOS - line of sight - jest to model łącza o pełnej widoczności optycznej, wymagający całkowicie przejrzystej pierwszej strefy Fresnela. Jeśli kryterium to nie zostanie spełnione (w obszarze pierwszej strefy Fresnela pojawią się obiekty zakłócające widoczność obu anten), nastąpi znacząca redukcja mocy sygnału, co znacznie zdegraduje jakość transmisji. Wielkość strefy zależy od częstotliwości pracy i odległości, w jakiej znajdują się nadajnik i odbiornik.

NLOS - non line of sight - jest to model łącza, w którym sygnał dociera do odbiornika w wyniku odbić, rozproszeń i ugięć. Odbiornik odbiera kilka różnych sygnałów, dochodzących do niego różnymi ścieżkami i w konsekwencji posiadających różne opóźnienia, tłumienie oraz polaryzację w odniesieniu do sygnału ścieżki bezpośredniej. Standard jest stosowany głownie w miastach gdzie z czasem w strefie Fresnela zaczęły wyrastać nowe budynki.

5 Typowa odległość urządzeń n/o linii radiowej przy barku wzniesień i masztów, max.

Maksymalna odległość anten od siebie to 9.5km. Aby przeprowadzić transmisją na dalsze odległości stosuje się przekaźniki. Dla wysokości przekaźnika równej 100m, maksymalny zasięg wynosi 82km.

8 Wzór na zysk systemowy mikrofalowego łącza radiowego

G(dB)= Pt-Pr= Fm+Lp+Lf+Lb-Gt-Gr

Pt- moc wyjścia na nadajniku

Pr- minimalna czułość odbiornika

Fm- margines zaniku dla zadnego wskaźnika jakości

Lp- straty tłumienia w wolnej przestrzeni

Lf, Lb- straty zasilania, sprzęgania

Gt, Gr- zyski transmitera i receivera dla anteny

9.Def. marginesu zaniku

Jeżeli moc sygnału odebranego Pr wynosi 60dBm i czułość odbiornika wynosi 84dB, to zapas nazywany też marginesem zaniku jest równy 24dB. Jest to różnica czułość odbiornika i sygnału odebranego.

Jedną z metod przeciwdziałania zanikom jest zwiększenie mocy nadajnika o pewną wartośc, zwaną marginesem zanikowym. Może to jednak spowodować wzrost interferencji, zakłócając innych łącza

1, Radar pierwotny i radar wtórny
Radar pierwotny wykorzystuje energię fal radarowych, odbitych od obiektów znajdujących się w jego zasięgu.

Radar wtórny natomiast wykorzystuje urządzenie odzewowe (transponder), umieszczone na pokładzie samolotu. Odpowiedź transpondera jest dodatkowym „echem" samolotu i może zawierać kod umożliwiający identyfikację samolotu i wysokość lotu. W transpondery są wyposażone wszystkie samoloty komunikacyjne. Najczęściej radar pierwotny i radar wtórny są używane są razem, jako jeden system. Ich anteny nadawczo - odbiorcze najczęściej są połączone. W niektórych konstrukcjach anteny osłania się plastykową kopułą. Mogą one wtedy mieć lżejszą konstrukcję, bo nie muszą wytrzymywać naporu wiatru i bezpośredniego działania opadów.

Radar wtórny

Nadajnik radaru wtórnego wysyła ciągi impulsów, zwane zapytaniami na częstotliwości 1030 MHz. Zapytania są wysyłane kierunkowo, zupełnie tak samo, jak impulsy sondujące radaru pierwotnego. Jeżeli zapytanie zostanie odebrane przez antenę transpondera na pokładzie samolotu i zostanie zidentyfikowane jako prawidłowe, transponder odpowie innym ciągiem impulsów (odpowiedzią) na częstotliwości 1090 MHz.

Praca radaru pierwotnego obejmuje trzy etapy:

 Nadawanie

 Odbiór

 Zobrazowanie

2.Wpływ mikrofal na organizmy żywe

Mikrofale oddziałują na organizmy żywe. U ludzi mogą spowodować zwiększenie temperatury organizmu, uczucie zmęczenia, senności lub zdenerwowania, bóle głowy, uczucie apatii, zaburzenia pamięci, zmiany metabolizmu. Za sferę bezpieczną uważa się obszar, w którym średnia gęstość strumienia mocy stacjonarnej mikrofal jest mniejsza niż 0,1 W/m². Strefa o gęstości przekraczającej 100 W/m² jest bardzo niebezpieczna i nie wolno w niej przebywać ludziom.

Fale mikrofalowe mogą wywoływać chorobę mikrofalową. U ludzi pracujących przy radarach wykryto zmiany czynności bioelektrycznej mózgu oraz zwiększoną wrażliwość na kardiozol u osób skażonych promieniowaniem z zakresu mikrofalowego z racji wykonywania zawodu. Zmiany genetyczne pod wpływem promieniowania pola elektromagnetycznego opisano także w 1965 roku w USA. Wśród dzieci ojców zatrudnionych przy obsłudze urządzeń radarowych stwierdzono częstsze występowanie zespołu Downa czyli tzw. mongolizmu.

3.Dlaczego zasięg radaru jest odwrotnie proporcjonalny do czwartej potęgi odległości

Na podstawie wzorów na działanie radaru, a mianowicie uśrednionej, powierzchniowej mocy padającej na obiekt (1) i fali o powierzchniowej gęstości mocy docierającej do odbiornika (2) można dowiedzieć się dlaczego istnieje taka zależność.

Wzór 1: powierzchniowej mocy padającej na obiekt

Sinc=(Pt*Aet/λ²*r²)*Gt,

gdzie: Pt-moc nadajnika, Gt- zysk energetyczny anteny nadawczej, Aet- powierzchnia skuteczna anteny nadawczej, λ- długość fali, r- odległośc między anteną nadawczą a obiektem

wzór 2:

Scat= Pinc/4Πr²

Wtedy w odbiorniku wydziela się moc: Pr=Pt(Aer*Aet*σ)/(4Πr²λ²)

Gdzie: Aer- powierzchnia skuteczna anteny odbiorczej

Jest to tzw. równanie radiowe, określające moc sygnału na dopasowanym obciążeniu anteny odbiorczej, które najczęściej zapisuje się w postaci:

Pr=Pt*(λ²Gr*Gt*σ)/((4Π)³*r⁴)

Gdzie: Gr- zysk energetyczny anteny odbiorczej

Czyli: moc w odbiorniku przy ustalonych zyskach anteny jest wprost proporcjonalna do kwadratu długości fali i odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi z odległości.

Pytania od Tarczynskiego ( z wykładu, kiedy nie było nas)

1.Pomiary mikrofalowe: detektory mikrofalowe (konstrukcja), mieszacze mikrofalowe (budowa, własności, przykłady)

Detektory są układami, kt6re ze zmodulowanego przebiegu w.cz. wyodrębniają sygnał modulujący

Mieszacz wykorzystuje nieliniowość diody lub tranzystora do wytworzenia sygnału wyj6ciowego o częstotliwosci równej sumie lub różnicy czestotliwo6ci dw6ch sygnał ów wejściowych. Mieszacze znajdują zastosowanie w układach odbiorników. Jedną z najpopularniejszych konfiguracji jest odbiornik superheterodynowy z przemienną częstotliwością.

2.Pomiar częstotliwości (falomierze- z rezonatorami cylindrycznymi, współosiowe)

W zakresie mikrofalowym możemy zmierzyć częstotliwość pośrednio za pomocą linii szczelinowej, mierząc długość fali w falowodzie lub linii transmisyjne. Linia szczelinowa to fragment falowodu lub linii transmisyjnej z wycigt4 wzdłuż niego szczelin4. Szczelina musi być wykonana w taki sposób, aby nie promieniował energii oraz nie zaburzać rozkładu pola wewn4trz falowodu. W szczelinie jest umieszczona sonda (antanka lub mała pętla) z diodą detekcyjna podl4czon4 do woltomierza. Sonda jest poruszana wzdłuż szczeliny za pomocą Śruby mikrometrycznej, co umożliwia bardzo dokładny pomiar odległości między minimami fali stojącej. Drugą metodą jest pomiar za pomocą falomierzy abstrakcyjnych czyli

strojonych obwodów rezonansowych o dużej dobroci.

Rezonator cylindryczny

3.Pomiar mocy mikrofalowej

Pomiary mocy są pomiarami podstawowymi dla urządzeń generacyjnych i nadawczych, a także w przypadku wyznaczania tłumienia w liniach transmisyjnych i falowodach oraz wzmocnienia wzmacniaczy i charakterystyki częstotliwości filtrów.

a) Podział metod pomiarowych

pomiary tłumienia i wzmocnienia

pomiary mocy

pomiary częstotliwości

b) Bolometryczne mierniki mocy

Pomiary te wykonuje się miernikami elektronicznymi ,w których jako detektory sygnału używane są diody półprzewodnikowe. Diody pracują w zakresie kwadratowym charakterystyki Prądowo-napięciowej. Nazwa, .kwadratowy" pochodzi stąd, ze napięcie na wyjściu detektora jest praktycznie proporcjonalne do kwadratu amplitudy napięcia sygnału wejściowego. Aby umożliwić pomiary bardzo małych mocy, które są silnie zakłócane przez szum detektora, wprowadza się modulację amplitudy sygnału przebiegiem prostokątnym malej częstotliwości (np. I kHz), przy czym mierzy moc sygnału akustycznego po detekcji.

c)Termoelektryczne mierniki mocy

Możliwe jest także użycie termopar, które są zbudowane z dwóch różnych metali. Różnica temperatur powoduje powstanie na takim złączu napięcia, proporcjonalnego do mocy padającej fali. Średnie moce mierzy się pośrednio poprzez pomiar napięcia na obciążeniu o znanej impedancji. Zdecydowana wiekszość pomiaów dotyczy przedziału poziomów mocy od 0 do40 dBm (od I mW do l0 W)

d)Kalorymetryczne mierniki mocy

Moc pola EM zamieniana jest na ciepło, przyrost temp. jest bezpośrednio mierzony. Kalorymetr przepływowy - przeznaczony do pom. największych mocy. Przepływająca ciecz o masie m i cieple właściwym Cw odbiera ciepło z warstwy stratnej pochłaniającej energię pola EM podgrzewając się o wart. ΔT równa P=m*Cw*ΔT. Kalorymetry statyczne z cieczą dobrze izolowaną od otoczenia, stała czasu kilka godz. Ciecz podgrzewana jest mocą w.cz. przez długi czas tp - kilka minut, C - poj. stała ukł. Temp. przyrasta liniowo o wart. ΔT stąd moc P równa jest P=C*( ΔT/tp)

---