Đề thi Ăngten và truyền sóng

Cường độ bức xạ của anten, tìm hướng phát cực đại và cường độ bức xạ cực đại.. Điện trở bức xạ và điện trở anten nếu giá trị biên độ dịng vào là 0.1A.. Cho biết đường kính nhỏ nhất của s

TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG ĐỀ THI HỌC KỲ 4

KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC MƠN: ANTEN VÀ TRUYỀN SĨNG

LỚP: CĐ ĐTTT 12 A, B THỜI GIAN LÀM BÀI: 90 phút NGÀY THI: 19/05/2014

(Sinh viên chỉ được sử dụng 1 tờ A4 tĩm tắt cơng thức viết tay)

ĐỀ 2 PHẦN BẮT BUỘC (4 ĐIỂM)

Câu 1:

Cho anten cĩ hàm mật độ bức xạ : ( ) [sini i]

r

e r E

jkr



a Cường độ bức xạ của anten, tìm hướng phát cực đại và cường độ bức xạ cực đại

b Cơng suất bức xạ

c Gĩc khối của anten

d Độ lợi anten hướng  /4nếu hiệu suất anten là 75%

e Điện trở bức xạ và điện trở anten nếu giá trị biên độ dịng vào là 0.1A

f Vẽ đồ thị bức xạ trong các mặt phẳng x-y, x-z, y-z

PHẦN TỰ CHỌN (6 ĐIỂM) ( Sinh viên chọn 3 trong 4 câu)

Câu 2: (2 điểm)

Cho một sợi quang chỉ số khúc xạ bước với chỉ số khúc xạ lớp bọc là 1.5 và sai lệch khúc xạ tương đối của lõi và vỏ là 1.5% Sợi quang làm việc tại bước sĩng 1.5μm

a Cho biết đường kính nhỏ nhất của sợi quang để truyền 3 mode là bao nhiêu?

b Cho biết nửa gốc thu chấp nhận được của sợi quang

c Giả sử độ rộng bit truyền là 0.1μs, tán sắc liên mode là 2ns/Km, tán sắc vật liệu 1ns/Km, tán sắc ống dẫn sĩng 600ps/Km Cho biết tốc độ truyền bit tối đa ứng với sợi quang dài 20km

Câu 3: (2 điểm)

Một đoạn dây truyền sóng không tổn hao 75, chiều dài 6.125 Biết trở kháng tương đương nhìn vào đầu đoạn dây là 75 j50 Hãy xác định:

a) Hệ số phản xạ và trở kháng cuối đường dây

b) Hệ số sóng đứng tại điểm cuối

c) Hệ số phản xạ và trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn l A 1.75

Câu 4: (2 điểm)

Cho ống dẫn sĩng cĩ kích thước trong là 4.736 cm x 2.2026 cm

a Tính tần số cắt của 5 mode đầu trong ống dẫn sĩng

b Xác định tần số cao nhất truyền được 3 mode

c Các mode tồn tại nếu tần số sĩng là 10GHz

Câu 5: (2 điểm)

Cho một tuyến liên lạc vơ tuyến giữa 2 tịa nhà cách nhau 10 km Anten phát và thu đều là anten Yagi cĩ

độ lợi 20 Anten phát và anten thu được đặt cách mặt đất lần lượt là 50 m, 30 m Cơng suất của anten phát là P T 30dBm, tần số tín hiệu là 5.2 GHz.Tính:

a Cường độ điện trường tại anten thu

b Cơng suất mà anten thu nhận được, giả sử phối hợp phân cực và trở kháng tốt

c Tính độ cao anten thu để thu được cơng suất cực đại

***Hết***

Ngày 11 tháng 5 năm 2014 Khoa/Bộ mơn GV ra đề

Nguyễn Thiện Thơng

ĐÁP ÁN ĐỀ THI LÝ THUYẾT

BẬC ĐÀO TẠO: CĐ

MÔN HỌC: ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG Lớp: CĐĐTTT 12A,B

Thời gian thi: 90 phút

Câu 1: (4 điểm)

a) Anten có cường độä bức xạ (1 sin )

2

1 ) ,





Hướng phát cực đại: sinθ = ±1  θ = 90o hoặc θ = 270o (0.5 điểm) Cường độ bức xạ cực đại:



1

max

) ( 72

1 sin

) ,

U

3

5

max









U

P R

e G

P

U e D

e G

R

35 1 20

27 ) sin 1 ( 2

1 72 4 ) 4 / ( ) , ( 4 ) , ( ) ,























) ( , 78 2 9

25 2



I

P R

A

R R

) ( 7 3 27





e

R

A

f) Vẽ đồ thị bức xạ của anten trong các mặt phẳng x-y, x-z, y-z (0.75 điểm)

Câu 2: (2 điểm)

a) Chỉ số khúc xạ lớp lõi: 1.523

1

2





 n

263 0

0

2 2 2



n

n n NA

Đường kính dmin của sợi quang truyền 3 mode V=2.405 (0.25 điểm)

m NA

V





37 4

0 



0 max

0 arcsinNA15,2



) ( 66 136 ) ( 20 6 0 1 2 ) ( 100 )

t t

Đề 2

) / ( 46 1 5

1

s Mb t

B r





Câu 3: (2 điểm)

a) Hệ số phản xạ va trở kháng cuối đoạn dây (1.0 điểm)

0 0

0 0.10.3 0.3271.56







Z Z

Z Z

i

i i

0

2 (0.10.3 ).( )0.30.1 0.32162.56





i L



) ( 8 8 7 39 1

1









Z

L

L L

94 1 1

1













L

L SWSR

c) Trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn lA = 1.75 (0.75 điểm)

, 1 0 3 0

2

j

L A





) ( 30 135 1

1









Z

A

A A

Câu 4: (2 điểm)































































Ghz f

TE

Ghz f

TM TE

Ghz f

TM TE

Ghz f

TE

Ghz f

TE

Ghz f

TE

b

n a

m c

f

TE TE TE TE TE TE

r Cmn

5 9 :

3 9 :

,

5 7 :

,

8 6 :

3 6 :

16 3 :

2

30 30

21 21 21

11 11 11

01 01

20 20

10 10

2 2



a) Tần số cao nhất truyền 3 mode TE10, TE20, TE01: fmax f TE11 7.5GHz (0.25 điểm) b) Các mode tồn tại trong ODS khi f = 10 Ghz:

TE10, TE20, TE01, TE11, TM11, TE21, TM21, TE30 (0.25 điểm)

Câu 5: (2 điểm)

a) Cường độ điện trường tại anten thu: (0.75 điểm)

) / ( 318 0 4

058 0

) / ( 495 24

30

2 0

0

m V r

h h E E

m f

c

m V G

P E

R T R

T T



















dB f

d

L dB 32.520log 20log 126.8

dBm L

dB G dB G dB P dB

P R[ ] T[ ] T[ ] R[ ] dB 70.78 c) Độ cao anten thu để được công suất cực đại: (0.5 điểm)

m f

h

r c h

r h

T T

4

4

 

TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG ĐỀ THI HỌC KỲ 4

KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC MƠN: ANTEN VÀ TRUYỀN SĨNG

LỚP: CĐ ĐTTT 12 A, B THỜI GIAN LÀM BÀI: 90 phút NGÀY THI: 19/05/2014

(Sinh viên chỉ được sử dụng 1 tờ A4 tĩm tắt cơng thức viết tay)

ĐỀ 1 PHẦN BẮT BUỘC (4 ĐIỂM)

Câu 1:

Cho anten cĩ hàm mật độ bức xạ : ( ) [i cosi]

r

e r E

jkr



g Cường độ bức xạ của anten, tìm hướng phát cực đại và cường độ bức xạ cực đại

h Cơng suất bức xạ

i Gĩc khối của anten

j Độ lợi anten hướng  /4nếu hiệu suất anten là 75%

k Điện trở bức xạ và điện trở anten nếu giá trị hiệu dụng dịng vào là 0.1A

l Vẽ đồ thị bức xạ trong các mặt phẳng x-y, x-z, y-z

PHẦN TỰ CHỌN (6 ĐIỂM) ( Sinh viên chọn 3 trong 4 câu)

Câu 2: (2 điểm)

Cho một tuyến liên lạc vơ tuyến giữa 2 tịa nhà cách nhau 10 km Anten phát và thu đều là anten Yagi cĩ

độ lợi 20 dB Anten phát và anten thu được đặt cách mặt đất lần lượt là 50 m, 30 m Cơng suất của anten phát là P T 30dBm, tần số tín hiệu là 5.2 GHz.Tính:

d Cường độ điện trường tại anten thu

e Cơng suất mà anten thu nhận được, giả sử phối hợp phân cực và trở kháng tốt

f Tính độ cao anten thu để thu được cơng suất cực đại

Câu 3: (2 điểm)

Cho ống dẫn sĩng cĩ kích thước trong là 4.736 cm x 2.2026 cm

d Tính tần số cắt của 5 mode đầu trong ống dẫn sĩng

e Xác định tần số thấp nhất truyền được 2 mode

f Các mode tồn tại nếu tần số sĩng là 10GHz

Câu 4: (2 điểm)

Cho một sợi quang chỉ số khúc xạ bước với chỉ số khúc xạ lõi là 1.5 và sai lệch khúc xạ tương đối của lõi và vỏ là 1.5% Sợi quang làm việc tại bước sĩng 1.5μm

d Cho biết đường kính lớn nhất của sợi quang để truyền 3 mode là bao nhiêu?

e Cho biết nửa gốc thu chấp nhận được của sợi quang

f Giả sử độ rộng bit truyền là 0.1μs, tán sắc liên mode là 1ns/Km, tán sắc vật liệu 1ns/Km, tán sắc ống dẫn sĩng 600ps/Km Cho biết tốc độ truyền bit tối đa ứng với sợi quang dài 10km

Câu 5: (2 điểm)

Một đoạn dây truyền sóng không tổn hao 75, chiều dài 6.125 Biết trở kháng tương đương nhìn vào cuối đoạn dây là 75 j50 Hãy xác định:

a) Hệ số phản xạ và trở kháng đầu đường dây

b) Hệ số sóng đứng tại điểm cuối

c) Hệ số phản xạ và trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn l A 1.75

***Hết***

Ngày 11 tháng 5 năm 2014 Khoa/Bộ mơn GV ra đề

Nguyễn Thiện Thơng

ĐÁP ÁN ĐỀ THI LÝ THUYẾT

BẬC ĐÀO TẠO: CĐ

MÔN HỌC: ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG Lớp: CĐĐTTT 12A,B

Thời gian thi: 90 phút

Câu 1: (4 điểm)

b) Anten có cường độä bức xạ (1 cos )

2

1 ) ,





Hướng phát cực đại: cosθ = ±1  θ = 0 hoặc θ = 180o (0.5 điểm) Cường độ bức xạ cực đại:



1

max

) ( 45

1 sin

) ,

U

3

8

max









U

P R

e G

P

U e D

e G

R

84 0 32

27 ) cos 1 ( 2

1 45 4 ) 4 / ( ) , ( 4 ) , ( ) ,























) ( , 22 2 9

20



I

P R

ARMS

R R

) ( 96 2 27





e

R

A

f) Vẽ đồ thị bức xạ của anten trong các mặt phẳng x-y, x-z, y-z (0.75 điểm)

Câu 2: (2 điểm)

a) Cường độ điện trường tại anten thu: (0.75 điểm)

) / ( 18 0 4

058 0

) / ( 77 54

30

2 0

0

m V r

h h E E

m f

c

m V G

P E

R T R

T T



















dB f

d

L dB 32.520log 20log 126.8

dBm L

dB G dB G dB P dB

P R[ ] T[ ] T[ ] R[ ] dB56.8 c) Độ cao anten thu để được công suất cực đại: (0.5 điểm)

m f

h

r c h

r h

T T

4

4

 

Đề 1

Câu 3: (2 điểm)































































Ghz f

TE

Ghz f

TM TE

Ghz f

TM TE

Ghz f

TE

Ghz f

TE

Ghz f

TE

b

n a

m c

f

TE TE TE TE TE TE

r Cmn

5 9 :

3 9 :

,

5 7 :

,

8 6 :

3 6 :

16 3 :

2

30 30

21 21 21

11 11 11

01 01

20 20

10 10

2 2



a) Tần số thấp nhất truyền 2 mode TE10, TE20: fmin f TE20 6.3GHz (0.25 điểm) b) Các mode tồn tại trong ODS khi f = 10 Ghz:

TE10, TE20, TE01, TE11, TM11, TE21, TM21, TE30 (0.25 điểm)

Câu 4: (2 điểm)

b) Chỉ số khúc xạ lớp bọc: n2n1(1)1.4775 (0.25 điểm)

2588 0

0

2 2 2



n

n n NA

Đường kính dmax của sợi quang truyền 3 mode V=2.42 (0.25 điểm)

m NA

V





464 4

0 



0 max

0 arcsinNA15



) ( 36 115 ) ( 10 6 0 1 1 ) ( 100 )

t t

) / ( 73 1 5

1

s Mb t

B r





Câu 5: (2 điểm)

a) Hệ số phản xạ va trở kháng đầu đoạn dây (1.0 điểm)

0 0

0 0.10.3 0.3271.56







Z Z

Z Z

L

L L

0

2 (0.10.3 ).( )0.30.1 0.3218.44





j j

j

e j l L i



) ( 30 135 1

1









Z

i

i i

94 1 1

1













L

L SWSR

c) Trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn lA = 1.75 (0.75 điểm)

, 3 0 1 0

2

j

L A





) ( 6 34 9 51 1

1









Z

A A A