TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
ĐỀ THI HỌC KỲ 4
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)
PHẦN BẮT BUỘC (4 ĐIỂM)
ĐỀ 2
Câu 1:
e jkr
[sin i i ] . Hãy xác định:
Cho anten có hàm mật độ bức xạ : E(r )
r
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.
1
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 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 l A 1.75 .
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 PT 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
GV ra đề
Khoa/Bộ mơn
Nguyễn Thiện Thơng
2
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:
Đề 2
(4 điểm)
1
(1 sin2 )
2
Hướng phát cực đại: sinθ = ±1 θ = 90o hoặc θ = 270o
1
Cường độ bức xạ cực đại: U max
a) Anten có cường độä bức xạ U ( , )
(0.25 điểm)
(0.5 điểm)
(0.25 điểm)
b) Công suất bức xạ của anten
(1.0 điểm)
1
PR U ( , ) sindd
72
c) Góc khối của anten
(W )
(0.25 điểm)
P
5
R
U max
3
d) Độ lợi của anten:
(0.5 điểm)
4U ( , )
1
27
G( , ) e.D( , ) e.
G( / 4) e.4 .72. (1 sin 2 )
1.35
PR
2
20
e) Điện trở của anten
(0.5 điểm)
2PR 25
2.78, ()
9
I A2
R
100
RA R
3.7 ()
e
27
f) Vẽ đồ thò bức xạ của anten trong các mặt phẳng x-y, x-z, y-z
Câu 2:
(2 điểm)
n
a) Chỉ số khúc xạ lớp lõi: n1 2 1.523
1
Khẩu độ số của cáp quang
n12 n22
NA
0.263
n0
Đường kính dmin của sợi quang truyền 3 mode V=2.405
V .0
d
4.37m
.NA
b) Nửa góc thu chấp nhận:
0 max arcsin NA 15,20
RR
c) Độ rộng xung nhận được:
(0.75 điểm)
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
(0.75 điểm)
t r t w t (tot) 100(ns) 2 1 0.6 2 .20(ns) 136.66(ns)
Tốc độ truyền bit tối đa:
(0.25 điểm)
3
B
Câu 3:
1
1.46( Mb / s)
5t r
(2 điểm)
a) Hệ số phản xạ va trở kháng cuối đoạn dây
Z Z0
i i
0.1 0.3 j 0.3271.560
Zi Z0
(1.0 điểm)
L i e j 2 l (0.1 0.3 j ).( j ) 0.3 0.1 j 0.32162.560
1 L
Z L Z0
39.7 8.8 j ()
1 L
b) Hệ số sóng đứng tại điểm cuối
1 L
SWSR
1.94
1 L
(0.25 điểm)
c) Trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn lA = 1.75 . (0.75 điểm)
A L e j 2lA L 0.3 0.1 j,
1 A
Z A Z0
135 30 j ()
1 A
Câu 4:
(2 điểm)
Các mode đầu tiên trong ODS:
f Cmn
c
2 r
(1.5 điểm)
TE10 : f TE10 3.16Ghz
TE : f
20 TE20 6.3Ghz
2
2
TE01 : f TE01 6.8Ghz
m n
a b
TE11 , TM 11 : f TE11 7.5Ghz
TE21 , TM 21 : f TE21 9.3Ghz
TE30 : f TE30 9.5Ghz
a) Tần số cao nhất truyền 3 mode TE10, TE20, TE01: f max fTE11 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)
E0 30.PT .GT 24.495(V / m)
c
0.058m
f
4hT hR
E R E0
0.318(V / m)
r 2
b) Công suất anten thu nhận được:
(0.75 điểm)
LdB 32.5 20logd 20log f 126.8dB
PR [dB] PT [dB] GT [dB] GR [dB] LdB 70.78dBm
c) Độ cao anten thu để được công suất cực đại:
.r
c.r
hR
2.9m
4hT 4hT f
4
(0.5 điểm)
TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
ĐỀ THI HỌC KỲ 4
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)
PHẦN BẮT BUỘC (4 ĐIỂM)
ĐỀ 1
Câu 1:
e jkr
[i cos i ] . Hãy xác định:
Cho anten có hàm mật độ bức xạ : E (r )
r
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 PT 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 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.
5
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 6.125 . Biết trở kháng tương đương nhìn
vào cuối đoạn dây là 75 j50 . 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 l A 1.75 .
***Hết***
Ngày 11 tháng 5 năm 2014
GV ra đề
Khoa/Bộ mơn
Nguyễn Thiện Thơng
6
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:
Đề 1
(4 điểm)
1
(1 cos2 )
2
Hướng phát cực đại: cosθ = ±1 θ = 0 hoặc θ = 180o
1
Cường độ bức xạ cực đại: U max
b) Anten có cường độä bức xạ U ( , )
(0.25 điểm)
(0.5 điểm)
(0.25 điểm)
b) Công suất bức xạ của anten
(1.0 điểm)
1
PR U ( , ) sindd
45
c) Góc khối của anten
(W )
(0.25 điểm)
P
8
R
U max
3
d) Độ lợi của anten:
(0.5 điểm)
4U ( , )
1
27
G( , ) e.D( , ) e.
G( / 4) e.4 .45. (1 cos2 )
0.84
PR
2
32
e) Điện trở của anten
(0.5 điểm)
P
20
2.22, ()
9
I
R
80
RA R
2.96 ()
e 27
f) Vẽ đồ thò bức xạ của anten trong các mặt phẳng x-y, x-z, y-z
RR
Câu 2:
R
2
ARMS
(2 điểm)
a) Cường độ điện trường tại anten thu:
E0 30.PT .GT 54.77(V / m)
(0.75 điểm)
(0.75 điểm)
c
0.058m
f
4hT hR
E R E0
0.18(V / m)
r 2
b) Công suất anten thu nhận được:
(0.75 điểm)
LdB 32.5 20logd 20log f 126.8dB
PR [dB] PT [dB] GT [dB] GR [dB] LdB 56.8dBm
c) Độ cao anten thu để được công suất cực đại:
.r
c.r
hR
2.9m
4hT 4hT f
7
(0.5 điểm)
Câu 3:
(2 điểm)
Các mode đầu tiên trong ODS:
f Cmn
c
2 r
(1.5 điểm)
TE10 : f TE10 3.16Ghz
TE : f
20 TE20 6.3Ghz
2
2
TE01 : f TE01 6.8Ghz
m n
a b
TE11 , TM 11 : f TE11 7.5Ghz
TE21 , TM 21 : f TE21 9.3Ghz
TE30 : f TE30 9.5Ghz
a) Tần số thấp nhất truyền 2 mode TE10, TE20: f min fTE20 6.3GHz
b) Các mode tồn tại trong ODS khi f = 10 Ghz:
TE10, TE20, TE01, TE11, TM11, TE21, TM21, TE30
Câu 4:
(2 điểm)
b) Chỉ số khúc xạ lớp bọc: n2 n1 (1 ) 1.4775
Khẩu độ số của cáp quang
n12 n22
0.2588
n0
Đường kính dmax của sợi quang truyền 3 mode V=2.42
V .0
d
4.464m
.NA
b) Nửa góc thu chấp nhận:
0 max arcsin NA 150
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
NA
c) Độ rộng xung nhận được:
(0.25 điểm)
(0.25 điểm)
(0.75 điểm)
t r t w t (tot) 100(ns) 1 1 0.6 .10(ns) 115.36(ns)
2
Tốc độ truyền bit tối đa:
1
B
1.73( Mb / s)
5t r
Câu 5:
(0.25 điểm)
(2 điểm)
a) Hệ số phản xạ va trở kháng đầu đoạn dây
Z Z0
L L
0.1 0.3 j 0.3271.560
Z L Z0
(1.0 điểm)
i L e j 2l (0.1 0.3 j ).( j ) 0.3 0.1 j 0.32 18.440
1 i
Zi Z0
135 30 j ()
1 i
b) Hệ số sóng đứng tại điểm cuối
1 L
SWSR
1.94
1 L
(0.25 điểm)
c) Trở kháng tại điểm A cách đầu cuối đường dây một đoạn lA = 1.75 .
A L e j 2lA L 0.1 0.3 j,
1 A
Z A Z0
51.9 34.6 j ()
1 A
(0.75 điểm)
8
TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
BỘ MƠN ĐTVT
ĐỀ THI HỌC KỲ - LẦN 2
MƠN: ANTEN VÀ TRUYỀN SĨNG
LỚP: CĐ ĐTTT 12A,B
THỜI GIAN: 90 PHÚT
ĐỀ SỐ: 01
NGÀY THI: …../ .…/ 2014
(Sinh viên chỉ được sử dụng 1 tờ A4 tóm tắt cơng thức viết tay)
Câu 1:
(3 điểm)
3
(cos sin ) 2 , dòng vào 0.1A (RMS2
240r
hiệu dụng) và hiệu suất 0.75. Hãy xác đònh:
a) Cường độ bức xạ của anten
b) Công suất bức xạ của anten
c) Điện trở của anten
d) Hệ số hướng tính của anten
e) Góc khối của anten
Câu 2:
(2 điểm)
Một sợi cáp quang có chỉ số khúc xạ lõi 1.55 và lớp bọc 1.50. Hãy xác đònh:
a) Sai lệch khúc xạ giữa lõi và lớp bọc
b) Khẩu độ số của cáp quang
c) Góc thu ngoài tới hạn
d) Góc phản xạ trong tới hạn
Cho biết môi trường ngoài là không khí.
Câu 3:
(3 điểm)
Cho anten có hàm mật độ bức xạ W (r )
Cho một hệ thống bức xạ anten gồm 4 phần tử đặt dọc trục z, cách đều nhau
dòng phân bố bằng nhau về độ lớn nhưng dòch pha
. Hãy:
2
và
2
a) Tìm hệ số ARFACn của hệ thống
b) Vẽ đồ thò bức xạ chuẩn hóa trong tọa độ xyz 2 chiều
c) Tính tỷ số SLL và FBR
Câu 4:
(2 điểm)
Một đoạn dây truyền sóng không tổn hao 50 , chiều dài 10,25 và kết thúc bằng trở
kháng 100 j100 . Hãy xác đònh:
a) Hệ số phản xạ và hệ số sóng đứng tại điểm cuối
b) Trở kháng tương đương nhìn vào đầu đoạn dây
***Hết***
Khoa/Bộ mơn
Ngày ….. tháng …… năm 2014
GV ra đề
Lại Nguyễn Duy
ĐÁP ÁN ĐỀ THI
Câu 1:
(3 điểm)
a) Cường độ bức xạ của anten
(0.5 điểm)
3
U ( , )
(1 sin 2 ), (VA)
240
b) Công suất bức xạ của anten
1
PR U ( , ) sindd , (W )
20
c) Điện trở của anten
P
RR R2 5, ()
IA
R
R A R 6,7 ()
d) Hệ số hướng tính của anten
4U ( , )
D( , )
(1 sin 2 )
PR
e) Góc khối của anten
Câu 2:
(1.0 điểm)
(0.5 điểm)
(0.5 điểm)
(0.5 điểm)
4
2
Dmax
(2 điểm)
Cho biết môi trường ngoài là không khí (n0 = 1).
a) Sai lệch khúc xạ giữa lõi và lớp bọc
n n
1 2 0,032
n1
(0.5 điểm)
b) Khẩu độ số của cáp quang
(0.5 điểm)
NA
n n
0,391
n0
2
1
2
2
c) Góc thu ngoài tới hạn
(0.5 điểm)
i0 max arcsin NA 0,402rad 23
0
d) Góc phản xạ trong tới hạn
i1gh arcsin
(0.5 điểm)
n2
1,316rad 75,4 0
n1
Câu 3:
(3 điểm)
a) Tìm hệ số ARFACn của hệ thống
ARFAC n ( )
(1.0 điểm)
1 sin 2
, cos
4
2
sin
2
b) Vẽ đồ thò bức xạ chuẩn hóa trong tọa độ xyz 2 chiều
(1.0 điểm)
min1 , min 2
2
3
max , ARFAC n ( max ) 0,271
4
c) Tính tỷ số SLL và FBR
SLL 0,271
(1.0 điểm)
FBR
Câu 4:
(2 điểm)
a) Hệ số phản xạ và hệ số sóng đứng tại điểm cuối
Z Z0
L L
0,547 j 0,307 0,620,519rad(29,7 0 )
Z L Z0
1 L
SWSR
1,6
1 L
b) Trở kháng tương đương nhìn vào đầu đoạn dây
(1.0 điểm)
i L e j 2l L 0,547 j 0,307, 2l 41
1 i
Zi Z0
17,3 0,792 12,2 j12,2()
1 i
(1.0 điểm)
TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
BỘ MƠN ĐTVT
ĐỀ THI HỌC KỲ - LẦN 2
MƠN: ANTEN VÀ TRUYỀN SĨNG
LỚP: CĐ ĐTTT 12A,B
THỜI GIAN: 90 PHÚT
ĐỀ SỐ: 02
NGÀY THI: …../ .…/ 2014
(Sinh viên chỉ được sử dụng 1 tờ A4 tóm tắt cơng thức viết tay)
Câu 1:
(3 điểm)
Cho anten có hàm mật độ bức xạ W (r )
3
sin 2 cos4 , dòng đỉnh vào 0.1A và
2r 2
hiệu suất 0.8. Hãy xác đònh:
a) Cường độ bức xạ của anten
b) Công suất bức xạ của anten
c) Điện trở tổn hao của anten
d) Độ lợi của anten
e) Góc khối của anten
Câu 2:
(2 điểm)
Một sợi cáp quang có chỉ số khúc xạ lõi 1.60 và lớp bọc 1.55. Hãy xác đònh:
a) Sai lệch khúc xạ giữa lõi và lớp bọc
b) Khẩu độ số của cáp quang
c) Góc thu ngoài tới hạn
d) Góc phản xạ trong tới hạn
Cho biết môi trường ngoài là không khí.
Câu 3:
(3 điểm)
Cho một hệ thống bức xạ anten gồm 5 phần tử đặt dọc trục x, cách đều nhau
và
2
dòng phân bố bằng nhau về độ lớn nhưng dòch pha 0. Hãy:
a) Tìm hệ số ARFACn của hệ thống
b) Vẽ đồ thò bức xạ chuẩn hóa trong tọa độ xyz 2 chiều
c) Tính tỷ số SLL và FBR
Câu 4:
(2 điểm)
Một đoạn dây truyền sóng không tổn hao 75 , chiều dài 5 và kết thúc bằng trở
kháng 25 j 25 . Hãy xác đònh:
a) Hệ số phản xạ và hệ số sóng đứng tại điểm cuối
b) Trở kháng tương đương nhìn vào đầu đoạn dây
***Hết***
Khoa/Bộ mơn
Ngày ….. tháng …… năm 2014
GV ra đề
Lại Nguyễn Duy
ĐÁP ÁN ĐỀ THI
Câu 1:
(3 điểm)
a) Cường độ bức xạ của anten
(0.5 điểm)
U ( , )
3
sin 2 cos4 , (VA)
240
b) Công suất bức xạ của anten
(1.0 điểm)
PR U ( , ) sindd
1
,
200
(W )
c) Điện trở tổn hao của anten
(0.5 điểm)
2PR
1 ()
I A2
1
RD RR
0,25 ()
RR
d) Độ lợi của anten
G( , )
e) Góc khối của anten
Câu 2:
4U ( , )
8 sin 2 cos4
PR
(0.5 điểm)
(0.5 điểm)
4
0,4
Dmax
(2 điểm)
Cho biết môi trường ngoài là không khí (n0 = 1).
a) Sai lệch khúc xạ giữa lõi và lớp bọc
n n
1 2 0,031
n1
(0.5 điểm)
b) Khẩu độ số của cáp quang
(0.5 điểm)
NA
n12 n22
0,397
n0
c) Góc thu ngoài tới hạn
(0.5 điểm)
i0 max arcsin NA 0,408rad 23,4
d) Góc phản xạ trong tới hạn
i1gh arcsin
0
(0.5 điểm)
n2
1,320rad 75,60
n1
Câu 3:
(3 điểm)
a) Tìm hệ số ARFACn của hệ thống
1
ARFAC n ( )
5
5
2 , cos
sin
2
(1.0 điểm)
sin
b) Vẽ đồ thò bức xạ chuẩn hóa trong tọa độ xyz 2 chiều
(1.0 điểm)
2
4
min1
, min 2
5
5
3
max1 , max 2 , ARFACn ( max1 ) 0,247, ARFAC n ( max 2 ) 0,2
5
c) Tính tỷ số SLL và FBR
(1.0 điểm)
SLL 0,247
FBR 1
Câu 4:
(2 điểm)
a) Hệ số phản xạ và hệ số sóng đứng tại điểm cuối
Z Z0
L L
0,412 j 0,353 0,5422,433rad(139,40 )
Z L Z0
1 L
SWSR
3,4
1 L
b) Trở kháng tương đương nhìn vào đầu đoạn dây
(1.0 điểm)
i L e j 2 l L , 2l 20
Zi Z L 25 j 25, ()
(1.0 điểm)