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,

Narysuj charakterystykę częstotliwościową reflektancji (strat powrotu) anteny mierzonej skalarnym analizatorem sieci. Podaj stosowny komentarz.

(na rys: Y - dB od -20 do 0 co5, X - f GHz od 0,5 do 3 co 0,5)

6.  Skanowanie przestrzenne wiązką antenową może być pozyskane dzięki włączonym w sieć formowania wiązki:
a) wielostanowym cyfrowym przesuwnikom fazy,
c) dzięki zmianie częstotliwości sygnału doprowadzanego do anteny

7.  Czysty rodzaj TEM powstaje w prowadnicy falowej spełniającej następujące warunki:

c)co najmniej dwa przewodniki, ogólnie N przewodów,

e)jednorodny ośrodek dielektryczny, w którym znajdują się przewody linii.

8. W falowodzie prostokątnym podstawowym rodzajem pola jest:

b) rodzaj TE -określa liczbę całkowitych zmian wzdłuż węższej ścianki falowodu

Podaj zależności określające krytyczną długość fali i częstotliwość krytyczną (f_g) dla falowodu z rodzajem podstawowym.

9. W liniach sprzężonych wraz ze współczynnikiem sprzężenia

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:

Ponadto, impredancje to dobrane są aoby spełnić warunek dopasowania impedancyjnego: Z₀=sqrt(Z_ceZ_co), Z₀ - 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.

Strojnik w postaci krótkiego odcinka linii zwartej na końcu wprowadza równolegle susceptancję indukcyjną.

11. Współczynnik fali stojącej definiuje się jako stosunek:

a)amplitud zespolonych fal napięciowych U+ i U-,

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.

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

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. Półprzewodnikowa dioda Gunna jest elementem aktywnym o ujemnej rezystancji stosowanym w generatorach o:
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. Miarą zdolności anteny mikrofalowej do koncentracji mocy promieniowanej w określonym kierunku jest:
a) kierunkowość i zysk anteny,

Narysuj charakterystykę częstotliwościową reflektancji (strat powrotu) anteny mierzonej skalarnym analizatorem sieci. Podaj stosowny komentarz.

(na rys: Y - dB od -20 do 0 co5, X - f GHz od 0,5 do 3 co 0,5)

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

7.  Czysty rodzaj TEM powstaje w prowadnicy falowej spełniającej następujące warunki:

c)co najmniej dwa przewodniki, ogólnie N przewodów,

e)jednorodny ośrodek dielektryczny, w którym znajdują się przewody linii.

8. W falowodzie kołowym podstawowym rodzajem pola jest rodzaj:
a)TE11
Podaj zależności określające krytyczną długość fali i częstotliwość krytyczną (f_g)dla falowodu z rodzajem podstawowym.

9. W liniach sprzężonych wraz ze współczynnikiem sprzężenia

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:

Ponadto, impredancje to dobrane są aoby spełnić warunek dopasowania impedancyjnego: Z₀=sqrt(Z_ceZ_co), Z₀ - impedancja odniesienia

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

Strojnik w postaci krótkiego odcinka linii rozwartej na końcu wprowadza równolegle susceptancję pojemnościową.

11. Straty powrotu są miarą decybelową stosunku:

a)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.

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 dzielnika Wilkinsona o równym podziale mocy, opisz jego właściwości i zapisz macierz rozproszenia (przy f =f₀)

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

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.

---