ZADANIA Z POPRZEDNICH EGZAMINÓW (2013) NA RÓWNANIE ZASIĘGU
INNE NIŻ W PODRĘCZNIKU

1. Wyprowadzić równanie zasięgu dla hipotetycznego przypadku dwóch anten zysku G i charakterystyce promieniowania F(θ) = sinθ z których pierwsza widzi drugą antenę, w swoim układzie współrzędnych (prim), pod kątem θ`= 30˚, a druga widzi pierwszą antenę, też w swoim układzie współrzędnych (bis), pod kątem θ``= 45˚.

2. Wychodząc z zasady zachowania energii i pojęcia EIRP, wyprowadzić równanie zasięgu dla hipotetycznego przypadku dwóch anten o zyskach: G₁ = G₀ sin θ` i G<sub>2</sub> = G<sub>0</sub> cos θ`` z których pierwsza widzi drugą antenę, w swoim układzie współrzędnych (prim), pod kątem θ`= 30˚, a druga widzi pierwszą antenę, też w swoim układzie współrzędnych (bis), pod kątem θ``= 60˚. Co się stanie z otrzymanym rozwiązaniem, jeżeli zmienimy kąty na następujące: θ`= 0˚ i θ``= 90˚, jak nazwać „po inżyniersku” otrzymaną sytuację.

3. Pewna firma produkuje zestawy do budowy linii radiowych wyposażone w nadajniki 10 W, odbiorniki o czułości 100 nW i an­te­ny nadawczo-odbiorcze o zysku 27 dB. System pracuje na częstotliwości 2387 MHz. Urządzenia montuje się na masztach o wy­so­koś­ciach wystarczających do uzyskania propagacji wolno­przestrzennej (strefy Fresnela nie ograniczają odbioru). Jaka jest naj­więk­sza odległość (w linii prostej, pomijamy krzywiznę Ziemi), w jakiej można ustawić maszty tego systemu.

4. Dwie anteny, o zysku G₁ = 26.22 dB pierwsza i o aperturze A_sk2 = 1 m² druga, i obie o im­pe­dancji wejściowej R_A tworzą linię radiową pracującą w sposób wolnoprzestrzenny. Odległość pomiędzy antenami wynosi 10 km. Należy obliczyć, jaką moc P_dost trzeba dostarczyć do anteny nadawczej, aby moc odebrana przez odbiornik dołączony do anteny odbiorczej wynosiła 100 nW, w sytuacji gdy odbiornik posiada rezystancję wejściową R_odb = 0.5R_A. Czy można odpowiedzieć na jakiej częstotliwości pracuje ta linia? Czy założenie, że obie anteny są identyczne ułatwi odpowiedź? Jeśli odpowiedź na które­kol­wiek z poprzednich pytań jest pozytywna, obliczyć tę częstotliwość.

5. Zbudowano łącze radiowe o długości 50 km i bezpośredniej widoczności. Moc nadajnika wynosi 100 mW, a czu­łość odbiornika wynosi 100 pW. Łącze zaopatrzono w anteny o aperturze skutecznej wynoszącej 1 m² i nie­za­leż­nej od częstotliwości. Jaka jest najniższa możliwa częstotliwość pracy, na której łącze może jeszcze funk­cjo­no­wać?

6. Dwie identyczne anteny o aperturze A_sk = 1 m² i impedancji wejściowej R_A tworzą linię radiową pracującą w sposób wolnoprzestrzenny na częstotliwości f = 5 GHz. Odległość pomiędzy antenami wynosi 10 km. Należy obliczyć dla dwóch przypadków, jaką moc P_dost trzeba dostarczyć do anteny nadawczej, aby moc odebrana przez odbiornik dołączony do anteny odbiorczej wynosiła 100 nW:

(a) Gdy obie anteny są dopasowane (3p.) (b) Gdy odbiornik posiada rezystancję wejściową R_odb = 0.5R_A

1. Dwa satelity na orbicie geostacjonarnej, znajdujące się w odległości R = 1000 km od siebie, współpracują ze sobą w transoceanicznej trans­mis­ji danych na częstotliwości f₁ = 30 GHz. Są one wyposażone w odbiorniki o czułości 10 pW i anteny o aperturze skutecznej A_sk = 1 m². A) Jaka musi być moc ich nadajników, aby zapewnić łączność między nimi? B) Jaki jest zysk energetyczny (w dB) zastosowanych anten? C) Powtórz odpowiedzi na pytania A) i B) jeśli dokona się zmiany częstotliwości na f₂ = 3 GHz. (Wyniki liczbowe muszą być absolutnie poprawne aby zaliczyć to zadanie!)

2. Przeprowadzono badania pewnej anteny do stacji bazowej telefonii komórkowej GSM 900 (przyjąć f = 900 MHz) o zysku G_n =17 dB przy pomocy odbiornika wyposażonego w antenę o zysku G_o = 30 dB. Dokonując pomiaru na kierunku maksymalnego promieniowania tej anteny w warunkach propagacji wolnoprzestrzennej odebrano sygnał o mocy P₀ = 1μW. Oblicz z jakiej odległości od anteny dokonano pomiaru, jeśli wiadomo, że moc dostarczona do anteny nadawczej wynosi 5 W. Czy pomiar przeprowadzono w strefie dalekiej? (Sprawdź oba kryteria. Maksymalny wymiar anteny, mierzony w kierunku prostopadłym do kierunku odbioru, wynosi 2 m) Dla celów tego zadania wyprowadź równanie zasięgu w odpowiedniej postaci.

3. Zaprojektuj parametry linii radiowej, której maszty mają bezpośrednią widocznośc i znajdują się w odległości 90 km (propagacja wolnoprzestrzenna). Czułości odbiorników, jakie można zastosować wynoszą 50 pW. Linia ma pracować na częstotliwości 5GHz. Należy dobrać moce nadajników i zyski oraz wymiary anten (anteny reflektorowe o WWA=0.84%). Nie są akceptowalne anteny o średnicy większej niż 6 m i moce nadajników większe niż 200 W. Należy podać dwa warianty rozwiązania: I) duża antena, mała moc nadajnika i II) mała antena i duża moc nadajnika.