Zadania dot. parametrów anten i równania zasięgu do 1-go kolokwium

(Uwaga: zadania są „as is”, tzn. mogą zawierać błędy lub źle dobrane dane (i zawierają);
uważny i przygotowany słuchacz musi sobie z tym poradzić!)

1. W pewnym naziemnym łączu telewizyjnym pracującym na częstotliwości 5 GHz wymieniono jedną z anten. Antena przed wymianą posiadała wiązkę główną o przekroju w przybliżeniu kołowym i sze­rokości _3dB = 3° . Nowa antena posiadała wiązkę o szerokości 1° (też o przekroju kołowym.). Ma­ksymalny poziom wiązek bocznych dla obu anten nie przekraczał -30dB a straty anten były takie same. Oszacować o ile (w dB) poprawił się stosunek sygnał/szum po stronie odbiorczej łącza.

2. W pewnym łączu telekomunikacyjnym wykorzystującym falę wolnoprzestrzenną i pracującym na częstotliwości 238.85 MHz moc dostarczona do anteny nadawczej wynosi 10 W a czułość odbiornika po stronie odbiorczej 10 μW. Obliczyć jaki musi być minimalny sumaryczny zysk (w dB) obu anten (nadawczej i odbiorczej) aby uzyskać łączność przy odległości anten wynoszącej: 100m, 1km, 10km i 100km.

3. W polu elektromagnetycznym o gęstości 60 W/m² znajduje się antena o kierunkowości 23 dB na której zaciskach zaindukowało się napięcie 3V. Obliczyć oporność promieniowania tej anteny (straty można pominąć) jeżeli wiadomo że jest ona dopasowana.

4. W polu elektromagnetycznym o gęstości 60 W/m² znajduje się antena o maksymalnej kie­run­ko­wości 26 dB, która odbiera moc 19.1W. (Założyć sprawność anteny 100%). Jaka jest apertura tej anteny i czy jest to antena sys­te­mu GSM. Wskazówka: System GSM pracuje na często­tli­woś­ciach 900 i 1800 MHz; sprawdzić czy podana antena może pracować na którejś z tych czę­sto­tli­woś­ci.

5. W polu elektromagnetycznym o gęstości P_S = 0.12 pW/m² znajduje się antena pracująca na czę­sto­tliwości f = 977.2 MHz o kierunkowości D_dB = 23 dB na której zaciskach zaindukowało się napięcie V₀ = 3V. Obliczyć oporność promieniowania (R_pr) tej anteny (straty można pominąć) jeżeli wiadomo że jest ona dopasowana.

R_pr = =

6. Pewien układ antenowy posiada charakterystykę promieniowania opisaną funkcją: f(θ) = sin(π cos θ) [f(θ) = cos(π cos θ)] Znaleźć wszystkie kierunki zerowego i maksymalnego promieniowania. Naszkicować chara­kte­rystykę promie­nio­wania w układzie biegunowym i prostokątnym. Uwaga: Sam szkic bez obliczeń nie będzie brany pod uwagę.

7. Pewna antena posiada znormalizowaną charakterystykę promieniowania opisaną funkcją
   F(θ,φ) = sin θ. A) Naszkicować tą charakterystykę: a) na pewnej wybranej samodzielnie pół­płasz­czyź­nie φ=const w układzie współrzędnych biegunowych i prostokątnych; b) na płaszczyźnie θ = π/2 również w układzie współrzędnych biegunowych i prostokątnych. B) Obliczyć stosunek promie­nio­wa­nych gęstości mocy w kierunkach:

a) φ = π/3, θ = π/2 do φ = 0, θ = π/4 b) φ = π/4, θ = π/2 do φ = π, θ = π

8. Do anteny stacji bazowej telefonii komórkowej doprowadzono moc 5W. Obliczyć równoważną izotropową moc promieniowania jeśli antena ma zysk 17 dB. Obliczyć powierzchniową i kątową gęstość mocy w odległości 100m od anteny na kierunku maksymalnego promieniowania.

9. Do anteny stacji bazowej telefonii komórkowej o sprawności η = 75%. doprowadzono moc P_d = 10W. Obliczyć równo­waż­ną izotropową moc promieniowania (P_EIRP) jeśli antena ma kierunkowość D_dB = 17 dB. Obliczyć po­wierz­chnio­wą (P_S) i ką­tową (U) gęstość mocy w odległościach R = 100m, 1km, 10km i 100 km od anteny na kierunku maksymalnego pro­mie­nio­wania.

10. Do anteny stacji bazowej telefonii komórkowej doprowadzono moc 5W. Antena ta wytworzyła na kierunku maksymalnego promieniowania kątową gęstość mocy 35.8 W/sr. Obliczyć równo­waż­ną izotropową moc promieniowania. Obliczyć również zysk energetyczny, sprawność anteny i moc wypro­­mieniowaną jeśli wiadomo, że antena ma kierunkowość D_dB = 20 dB.

P_EIRP = =

P_S = =

U = =

11. W pewnym łączu radiowym, wykorzystującym propagację wolnoprzestrzenną (brak wpływu ziemi) zwiększono dwukrotnie częstotliwość pracy nie zmieniając wymiarów anten (i ich apertur). Odległość pomiędzy antenami również zwiększono dwukrotnie. Obliczyć o ile decybeli należy zmienić moc nadawaną aby sygnał odbierany nie uległ zmianie.

12. Pewną antenę odbiorczą o zysku kierunkowym 10dB i impedancji promieniowania 75 Ω zam­knięto obciążeniem 25 Ω i umieszczono w polu wytworzonym przez taką samą antenę, która pracuje ja­ko antena nadawcza i znajduje się w odległości 10 km. Do anteny nadawczej, która jest dopasowana, dos­tarczono moc 100W a sprawności obu anten wynoszą 90%. Anteny są skierowane na siebie zgodnie z kierunkami wiązek głównych i pracują na częstotliwości 300MHz. Należy obliczyć:

1. Moc wypromieniowaną przez antenę nadawczą. 1.5 punkta

2. Gęstość mocy w miejscu ustawienia anteny odbiorczej. 1.5 punkta

3. Aperturę anteny odbiorczej. 1.5 punkta

4. Moc, jaka byłaby odebrana, gdyby antena odb. była dopasowana. 1.5 punkta

5. Moc wypromieniowaną przez antenę odbiorczą 4 punkty

13. W obwodzie wejściowym odbiornika, do którego dołączono dopasowaną antenę, wydzieliła się moc -30 dBm. Układ pracuje na częstotliwości 86.63 MHz. Oblicz sprawność dołączonej anteny, jeżeli wiadomo, że jej kierunkowość wynosi 10 dB a gęstość mocy w obszarze odbioru 100 pW/m².

TU WPISAĆ WZÓR KOŃCOWY

..............................

TU WPISAĆ WYNIK LICZBOWY

..............................

TU WPISAĆ WZÓR KOŃCOWY

..............................

TU WPISAĆ WZÓR KOŃCOWY

..............................

TU WPISAĆ WZÓR KOŃCOWY

..............................

TU WPISAĆ WYNIK LICZBOWY

..............................

TU WPISAĆ WYNIK LICZBOWY

..............................

TU WPISAĆ WYNIK LICZBOWY

..............................

---