Đề thi Ăngten và truyền sóng

1 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 tóm tắt cơng thức viết tay) ĐỀ 2 PHẦN BẮT BUỘC (4 ĐIỂM) Câu 1: Cho anten có hàm mật độ bức xạ : ][sin)(   ii r e rE jkr   . Hãy xác định: 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. Góc khối của anten. d. Độ lợi anten hướng 4/   nếu hiệu suất anten là 75%. e. Điện trở bức xạ và điện trở anten nếu giá trị biên độ dòng 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 sóng 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 sóng 600ps/Km. Cho biết tốc độ truyền bit tối đa ứng với sợi quang dài 20km. 2 Câu 3: (2 điểm) Một đoạn dây truyền sóng không tổn hao 75 , chiều dài  125.6 . Biết trở kháng tương đương nhìn vào đầu đoạn dây là  5075 j . Hãy xác đònh: 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  75.1 A l . Câu 4: (2 điểm) Cho ống dẫn sóng có kích thước trong là 4.736 cm x 2.2026 cm. a. Tính tần số cắt của 5 mode đầu trong ống dẫn sóng. b. Xác định tần số cao nhất truyền được 3 mode. c. Các mode tồn tại nếu tần số sóng là 10GHz. Câu 5: (2 điểm) Cho một tuyến liên lạc vơ tuyến giữa 2 tòa nhà cách nhau 10 km. Anten phát và thu đều là anten Yagi có 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 dBmP T 30 , 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 3 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 )sin1( 2 1 ),( 2    U (0.25 điểm) Hướng phát cực đại: sinθ = ±1  θ = 90 o hoặc θ = 270 o (0.5 điểm) Cường độ bức xạ cực đại:  1 max U (0.25 điểm) b) Công suất bức xạ của anten (1.0 điểm) )( 72 1 sin),( WddUP R    c) Góc khối của anten (0.25 điểm) 3 5 max   U P R d) Độ lợi của anten: (0.5 điểm) eG P U eDeG R 35.1 20 27 )sin1( 2 1 .72.4.)4/( ),(4 .),(.),( 2       e) Điện trở của anten (0.5 điểm) )(,78.2 9 25 2 2  I P R A R R )(7.3 27 100  e R R R A f) Vẽ đồ thò 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: 523.1 1 2 1    n n (0.25 điểm) Khẩu độ số của cáp quang (0.25 điểm) 263.0 0 2 2 2 1    n nn NA Đường kính d min của sợi quang truyền 3 mode V=2.405 (0.25 điểm) m NA V d    37.4 . . 0  b) Nửa góc thu chấp nhận: (0.25 điểm) 0 max0 2,15arcsin  NA  c) Độ rộng xung nhận được: (0.75 điểm) )(66.136)(20.6.012)(100)( 2 nsnsnstotttt wr  Tốc độ truyền bit tối đa: (0.25 điểm) Đề 2 4 )/(46.1 5 1 sMb t B r  Câu 3: (2 điểm) a) Hệ số phản xạ va trở kháng cuối đoạn dây (1.0 điểm) 0 0 0 56.7132.03.01.0     j ZZ ZZ i i i 02 56.16232.01.03.0)).(3.01.0(  jjje lj iL  )(8.87.39 1 1 0     jZZ L L L b) Hệ số sóng đứng tại điểm cuối (0.25 điểm) 94.1 1 1     L L SWS R c) Trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn l A =  75.1 . (0.75 điểm) ,1.03.0 2 je L lj LA A    )(30135 1 1 0     jZZ A A A Câu 4: (2 điểm) Các mode đầu tiên trong ODS: (1.5 điểm)                                 GhzfTE GhzfTMTE GhzfTMTE GhzfTE GhzfTE GhzfTE b n a mc f TE TE TE TE TE TE r Cmn 5.9: 3.9:, 5.7:, 8.6: 3.6: 16.3: 2 3030 212121 111111 0101 2020 1010 22  a) Tần số cao nhất truyền 3 mode TE10, TE20, TE01: GHzff TE 5.7 11max  (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 mV r hh EE m f c mVGPE RT R TT       b) Công suất anten thu nhận được: (0.75 điểm) dBfdL dB 8.126log20log205.32  dBmLdBGdBGdBPdBP dBRTTR 78.70][][][][  c) Độ cao anten thu để được công suất cực đại: (0.5 điểm) m fh rc h r h TT R 9.2 4 . 4 .   5 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 tóm tắt cơng thức viết tay) ĐỀ 1 PHẦN BẮT BUỘC (4 ĐIỂM) Câu 1: Cho anten có hàm mật độ bức xạ : ]cos[)(   ii r e rE jkr   . Hãy xác định: 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. Góc khối của anten. j. Độ lợi anten hướng 4/   nếu hiệu suất anten là 75%. k. Điện trở bức xạ và điện trở anten nếu giá trị hiệu dụng dòng 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 tòa nhà cách nhau 10 km. Anten phát và thu đều là anten Yagi có 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 dBmP T 30 , 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 sóng có kích thước trong là 4.736 cm x 2.2026 cm. d. Tính tần số cắt của 5 mode đầu trong ống dẫn sóng. e. Xác định tần số thấp nhất truyền được 2 mode. f. Các mode tồn tại nếu tần số sóng là 10GHz. 6 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 sóng 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 sóng 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  125.6 . Biết trở kháng tương đương nhìn vào cuối đoạn dây là  5075 j . Hãy xác đònh: 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  75.1 A l . ***Hết*** Ngày 11 tháng 5 năm 2014 Khoa/Bộ mơn GV ra đề Nguyễn Thiện Thơng 7 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 )cos1( 2 1 ),( 2    U (0.25 điểm) Hướng phát cực đại: cosθ = ±1  θ = 0 hoặc θ = 180 o (0.5 điểm) Cường độ bức xạ cực đại:  1 max U (0.25 điểm) b) Công suất bức xạ của anten (1.0 điểm) )( 45 1 sin),( WddUP R    c) Góc khối của anten (0.25 điểm) 3 8 max   U P R d) Độ lợi của anten: (0.5 điểm) eG P U eDeG R 84.0 32 27 )cos1( 2 1 .45.4.)4/( ),(4 .),(.),( 2       e) Điện trở của anten (0.5 điểm) )(,22.2 9 20 2  I P R ARMS R R )(96.2 27 80  e R R R A f) Vẽ đồ thò 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 mV r hh EE m f c mVGPE RT R TT       b) Công suất anten thu nhận được: (0.75 điểm) dBfdL dB 8.126log20log205.32  dBmLdBGdBGdBPdBP dBRTTR 8.56][][][][  c) Độ cao anten thu để được công suất cực đại: (0.5 điểm) m fh rc h r h TT R 9.2 4 . 4 .   Đề 1 8 Câu 3: (2 điểm) Các mode đầu tiên trong ODS: (1.5 điểm)                                 GhzfTE GhzfTMTE GhzfTMTE GhzfTE GhzfTE GhzfTE b n a mc f TE TE TE TE TE TE r Cmn 5.9: 3.9:, 5.7:, 8.6: 3.6: 16.3: 2 3030 212121 111111 0101 2020 1010 22  a) Tần số thấp nhất truyền 2 mode TE10, TE20: GHzff TE 3.6 20min  (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: 4775.1)1( 12  nn (0.25 điểm) Khẩu độ số của cáp quang (0.25 điểm) 2588.0 0 2 2 2 1    n nn NA Đường kính d max của sợi quang truyền 3 mode V=2.42 (0.25 điểm) m NA V d    464.4 . . 0  b) Nửa góc thu chấp nhận: (0.25 điểm) 0 max0 15arcsin  NA  c) Độ rộng xung nhận được: (0.75 điểm) )(36.115)(10.6.011)(100)( 2 nsnsnstotttt wr  Tốc độ truyền bit tối đa: (0.25 điểm) )/(73.1 5 1 sMb t B r  Câu 5: (2 điểm) a) Hệ số phản xạ va trở kháng đầu đoạn dây (1.0 điểm) 0 0 0 56.7132.03.01.0     j ZZ ZZ L L L 02 44.1832.01.03.0)).(3.01.0(   jjje lj Li  )(30135 1 1 0     jZZ i i i b) Hệ số sóng đứng tại điểm cuối (0.25 điểm) 94.1 1 1     L L SWS R c) Trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn l A =  75.1 . (0.75 điểm) ,3.01.0 2 je L lj LA A    )(6.349.51 1 1 0     jZZ A A A . mơn GV ra đề Nguyễn Thi n Thơng 7 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). Nguyễn Thi n Thơng 3 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. 5 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