Univerzitet u Sarajevu Elektrotehnički fakultet Odsjek za telekomunikacije Antene i prostiranje talasa

TUTORIJAL 7

1. Dizajnirati helikoidalnu antenu sa 5 navoja koja na 400 MHz radi u normalnom modu. Razmak između navoja je λ/50 i antena je polarizovana kružno. Odrediti:

a) Obim helikoide, b) Dužinu jednog navoja, c) Dužinu navoja helikoide, d) Pitch ugao.

Rješenje: C=0,2λ=15 cm, L0=0,2009λ=15,0478 cm, Ln=1,00498λ=75,374 cm.

2. Dizajnirati helikoidalnu antenu sa 5 navoja koja na 300 MHz radi u aksijalnom modu i kružno je polarizovana u glavnoj lepezi. Odrediti:

a) Približno optimalni obim helikoide, b) Udaljenost zmeđu navoja za približno optimalni pitch ugao, c) Ulaznu impedansu, d) Ugao zračenja, e) Ugao između prvih nula zračenja, f) Direktivnost, g) Aksijalni odnos h) WSVR kada je antena povezana na 75 Omsku prijenosnu liniju.

Rješenje: C=λ=1 m, S=0,2493λ=0,2493 m, Rin=140 Ω, HPBW=46,57°, FNBW=102,997°, D0=18,699=12,718 dB, AR=1,1, Γ=0,302, VSWR=1,867.

3. Dizajnirati end-fire desno kružno polarizovanu helikoidalnu antenu sa uglom zračenja 45°, pitch uglom 13° , obimom helikoide 60 cm, na frekvenciji 500 MHz.. Odrediti:

a) Potreban broj navoja, b) Direktivnost u dB, c) Aksijalni odnos, d) Gornju i donju frekvenciju opsega, e) Ulaznu impedansu za centralnu frekvenciju i granične frekvencije opsega iz d).

Rješenje: N=6, D0=20,778=13,176 dB, AR=1,083, fd=375 MHz, fg=666,67 MHz, Rin,0=140 Ω, Rin,d=105 Ω, Rin,g=186,67 Ω.

4. Dizajnirati pravouglu patch antenu koristeći podluogu RT/duroid 5880 relativne dielektrične konstante 2,2 i visine h=0,1588 cm za radnu frekvenciju 10 GHz. Rješenje: W=1,186 cm, L=0,906 cm.

5. Dizajnirati pravouglu patch antenu za satelitski L-band (1,6 GHz) koristeći podlogu RT/duroid relativne dielektrične konstante 10,2 i visine h=0,127 cm. Kolika je njena efektivna dužina i direktivnost? Rješenje: W=3,962 cm, L=2,931 cm, Lef=1,068 cm, D0=2,678=4,278 dB.

6. Parabolični reflektor se koristi za prijem signala na 3 GHz. Dijametar reflektora je 1 m. Naći direktivnost reflektora ako:

a) je površinska raspodjela polja sa iluminatora (feed antene) uniformna (idealna). b) je efikasnost reflektora 85%, a napojne linije 80%.

Rješenje: D0=986,96=29,94 dB, D0=671,13=28,27 dB.

Univerzitet u Sarajevu Elektrotehnički fakultet Odsjek za telekomunikacije Antene i prostiranje talasa

7. Predajnik ima lijevak antenu koja izrači ukupnu snagu od P=100 W, sa dobitkom G=15,7 dB u odnosu

na izotropni radijator. Antena je postavljena u fokalnu tačku paraboličnog reflektora i zrači maksimalni signal u pravcu njegove ose. Dijametar reflektora je D=150 cm a njegova fokalna dužina F=100 cm:

a) izračunati dobitak paraboličkog reflektora; b) jačinu signala koji dolazi na parabolički reflektor; c) gubitke na putu između predajnika i prijemnika; d) jačinu polja na prijemnoj anteni

Podaci: d1 = 40 km, f = 11,2 GHz; Rješenje: G=39,95 dB, Eref=333,857 V/m, L=145,467 dB, Eprij,a=1,77 mV/m.

Slika 1. Lijevak antena sa reflektorom

Slika 2. Radio relejni link

8. Kvalitet zvuka za mobilni sistem na frekvenciji 900 MHz je prihvatljiv kada je primljena snaga na

mobilnom prijemniku Pmin=-104 dBm. Naći maksimalno dozvoljeno slabljenje signala u slobodnom prostoru (Path Loss), ako je predajna snaga bazne stanice P=30 W, slabljenje kablova, konektora i feedera u baznoj stanici LBS=15 dB, dobitak antene bazne stanice GBS=6 dBi, dobitak antene mobilnog prijemnika je GMS=0 dBi i slabljenje u mobilnom prijemniku LMS=2 dB. Naći električno polje na prijemnoj anteni u dBµV/m i napon na ulazu prijemnika. Rješenje: Lmax=137,77 dB, Er=34,29 dBµV/m, Ur=1,416 µV.

Univerzitet u Sarajevu Elektrotehnički fakultet Odsjek za telekomunikacije Antene i prostiranje talasa

9. Mikrotalasni link radi na frekvenciji f=10 GHz i ima sljedeće parametre: Predajna snaga, P=13 dBW;

Gubici konektora, feedera u predajnom sistemu, Lfeed,t=5 dB; Pojačanje predajne antene Gt=18 dB; Pojačanje prijemne antene Gr=10 dB; Gubici konektora, feedera u prijemnom sistemu, Lfeed,r=3 dB; Širina propusnog opsega prijemnika B=500 kHz; Faktor šuma prijemnika F=3 dB. Sistem radi zadovoljavajuće sve dok je odnos signal-šum SNR najmanje 10 dB. Izračunati maksimalno dozvoljeno slabljenje signala i domet linka. Šta će se desiti sa navedenim parametrima ako smanjimo frekvenciju na kojoj radi mikrotalasni link na f1=6 GHz? Rješenje: L=170 dB, d=75,5 km.