TIETOLIIKENNELABORATORIO RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Tentti 3.4.27 1. Selosta lyhyesti: a) Symbolit ja yksiköt sähkökentälle, magneettikentälle, sähkövuon tiheydelle ja magneettivuon tiheydelle. b) Kenttien rajapintaehdot ilman ja ideaalisen johdepinnan rajapinnalla. c) Miten aallon etenemisnopeus materiaalissa riippuu dielektrisyydestä? d) Hahmottele kaistanpäästösuodattimen Butterworth ja Tsebyshev vasteet e) Faraday- kiertyminen f) Kuinka voit muodostaa ympyräpolarisoituneen aallon kahdella toisiaan vastaan kohtisuorassa olevalla dipoliantennilla? 2. Miten aaltomuodot luokitellaan? Millaisia aaltomuotoja etenee koaksiaalijohdossa, suorakulmaisessa aaltoputkessa ja mikroliuskajohdossa? 3. Aaltojohdolla, jonka ominaisimpedanssi on Z =1 Ω ja joka on päätetty impedanssiin Z L, havaitaan mittauksissa alla olevan kuvan mukainen seisova aalto. a) Mikä on aallonpituus λ b) Laske jännitteen seisovan aallon suhde (SAS) c) Laske heijastuskerroin Γ L kuormassa d) Määritä kuormaimpedanssi Z L Käytä Smithin karttaa apunasi. Palauta myös se vastauksesi mukana varustettuna nimelläsi. V(z) V max =4 V() V min =1 8 cm 1 cm z
4. Kaksi 9 asteen suuntakytkintä, joiden kytkentä on 8,34 db, on kytketty peräkkäin kuvan mukaisesti. Mikä on näin muodostuneen suuntakytkimen kytkentä? Oleta, että suuntakytkimet ovat häviöttömiä, ideaalisia ja sovitettuja toisiinsa. 4 3 3 P in 1 2 2 Vinkki: 9 asteen suuntakytkin tarkoittaa, että esim. allaolevassa kuvassa porttien c ja d välillä on jänniteaalloilla 9 asteen vaihe-ero, kun teho syötetään portista a. b d a c 5. Tutkajärjestelmällä on seuraavat parametrit: lähetysteho P t =1 kw, kaistanleveys B=1 MHz, antennivahvistus G=3 db, aallonpituus λ=3 cm ja järjestelmän kohinalämpötila T S =15 K. Auton tutkapoikkipinta-ala on 5 m 2. Kuinka kaukana auto voi korkeintaan olla, jotta tutka kykenee havaitsemaan sen, kun signaalikohinasuhdevaatimus on 13 db? Vakioita: µ = 4π 1 7 Vs / Am ε = 8,854 1 12 As / Vm c = 2,998 1 8 m / s k = 1,38 1 23 J / K
TELECOMMUNICATION LABORATORY BASICS IN RADIO ENGINEERING Exam 3.4.27 1. Explain briefly: a) Symbols and units for electric field, magnetic field, electric flux density, and magnetic flux density b) Boundary conditions of electromagnetic fields at the interface between air and an ideal conducting plane c) How does the wave velocity in material depend on permittivity d) Sketch Butterworth and Tsebyshev responses in bandpass filter e) Faraday rotation f) How you can generate circular polarized signal using two orthogonal dipole antennas? 2. How are wave modes classified? Describe propagating wave modes for coaxial line, rectangular waveguide and microstrip line. 3. The result of a measurement of the voltage standing wave pattern on a transmission line with characteristic impedance Z =1 Ω and load impedance Z L is shown in the figure below. a) What is the wavelength λ b) Calculate the voltage standing wave ratio (VSWR) c) Calculate the reflection coefficient Γ L at the load d) Determine the load impedance Z L Use the Smith chart as a help. Return it together with your answers with your name on it. V(z) V max =4 V() V min =1 8 cm 1 cm z
4. Two 9-degree directional couplers with coupling of 8,34 db, are cascaded as depicted in the figure below. What is the overall coupling of the structure? Assume that the couplers are lossless, ideal and matched. 4 3 P in 1 2 3 2 Hint: 9-degree directional coupler means, that for instance in the figure below the voltage waves differ in phase by 9 degrees in ports c and d if the power is fed from port a. b d a c 5. A radar system is characterized by the following parameters: transmit power P t =1 kw, bandwidth B=1 MHz, antenna gain G=3 db, wavelength λ=3 cm and system noise temperature T S =15 K. The radar cross section of a car is 5 m 2. How far away can the car be and remain detectable by the radar with a minimum signal-to-noise ratio of 13 db? Constants: µ = 4π 1 7 Vs / Am ε = 8,854 1 12 As / Vm c = 2,998 1 8 m / s k = 1,38 1 23 J / K