Ngan Hang Cau Hoi On Tap Anten & Truyen Song [PDF]

Zitiervorschau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG -----------  ----------

NGÂN HÀNG CÂU HỎI ÔN TẬP

HỌC PHẦN: ANTEN & TRUYỀN SÓNG MÃ HỌC PHẦN: VTH2.03.3 Nhóm biên soạn: ThS. Ngô Thế Anh ThS. Nguyễn Văn Khởi TS. Trần Hoài Trung

NĂM 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGÂN HÀNG CÂU HỎI ÔN TẬP Tên học phần: Anten và truyền sóng Ngành đào tạo: Điện tử, Truyền thông

Mã học phần: VTH2.03.3 Trình độ: Đại học chính quy

A. CÁC CÂU HỎI LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG Câu 1: Trình bày vị trí của Anten trong kỹ thuật vô tuyến ? Câu 2: Trình bày quá trình vật lý của sự bức xạ sóng điện từ ? Câu 3: Trình bày nguyên lý Huygen-Dòng điện mặt và dòng từ mặt tương đương ? Câu 4: Phân loại Anten theo chức năng (thu/phát/kết hợp cả thu và phát), theo tần số, cấu trúc ? Phạm vi ứng dụng của từng loại Anten ? CHƯƠNG 2: CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA ANTEN Câu 1: Trình bày vị trí của Anten trong kỹ thuật vô tuyến ? Câu 2: Định nghĩa khu gần, khu xa ? Khảo sát đặc tính trường của dòng điện và dòng từ tại khu gần và khu xa ? Câu 3: Trình bày khái niệm hàm tính hướng của anten? Câu 4: Độ rộng của đồ thị tính hướng của anten được xác định như thế nào? Câu 5: Nêu định nghĩa và biểu thức xác định hệ số tính hướng của anten? Câu 6: Trình bày tham số công suất bức xạ đẳng hướng tương đương, ý nghĩa của tham số? Câu 7: Trình bày các tham số công suất bức xạ, điện trở bức xạ, hiệu suất và hệ số khuếch đại của anten ? Câu 8: Trình bày các tham số trở kháng vào, diện tích hiệu dụng, chiều dài hiệu dụng của anten ? Câu 9: Trình bày tham số dài tần công tác và hệ số bảo vệ của anten ? Câu 10: Trình bày mật độ công suất bức xạ và góc khối của anten ?

-1-

Câu 11: Khảo sát tính hướng của anten bằng lý thuyết nhân đồ thị phương hướng ? CHƯƠNG 3: CÁC NGUỒN BỨC XẠ NGUYÊN TỐ Câu 1: Định nghĩa dipol điện ? Khảo sát quá trình bức xạ điện trường, từ trường của dipol điện? Câu 2: Trình bày các tham số công suất bức xạ, điện trở bức xạ, hệ số tính hướng của các dipole điện ? Câu 3: Định nghĩa dipol từ ? Khảo sát quá trình bức xạ điện trường, từ trường của dipol từ ? Câu 4: Trình bày các tham số công suất bức xạ, điện dẫn bức xạ, hệ số tính hướng của các dipole từ ? Câu 5: Khảo sát quá trình bức xạ điện trường, từ trường của cặp dipol điện đặt vuông góc nhau có dòng điện là đồng biên và lệch pha nhau một góc 900 ? Câu 6: Khảo sát quá trình bức xạ điện trường, từ trường của cặp dipol từ đặt vuông góc nhau có dòng điện là đồng biên và lệch pha nhau một góc 900 ? Câu 7: Khảo sát trường bức xạ điện trường, từ trường của dây dẫn thẳng có dòng điện ? Câu 8: Khảo sát trường bức xạ điện trường, từ trường của dây dẫn thẳng có dòng điện sóng chạy ? Câu 9: Khảo sát trường bức xạ điện trường, từ trường của dây dẫn thẳng có dòng điện sóng đứng ? CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾP ĐIỆN VÀ PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG CHO ANTEN Câu 1: Khái niệm chấn tử đối xứng ? Nêu cấu trúc anten chấn tử đối xứng ? Câu 2: Nêu phương pháp xác định phân bố dòng điện trên chấn tử đối xứng? Câu 3: Nêu định nghĩa chiều dài hiệu dụng của chấn tử đối xứng và công thức xác định chiều dài hiệu dụng của chấn tử đối xứng ? Câu 4: Xác định cường độ điện trường ở vùng xa khi chấn tử đối xứng đặt trong không gian tự do ?

-2-

Câu 5: Trình bày tham số hàm tính hướng và đồ thị tính hướng của chấn tử đối xứng ? Câu 6: Xây dựng công thức xác định trở kháng vào của chấn tử đối xứng; Phân tích các tham số ảnh hưởng tới trở kháng vào của chấn tử ? Câu 7: Khái niệm chấn tử không đối xứng ? Cấu trúc của anten không đối xứng làm việc ở dải sóng ngắn và cực ngắn? Câu 8: Nêu các phương pháp mở rộng dải tần làm việc của anten ? Câu 9: Khảo sát trường bức xạ của hệ hai chấn tử đối xứng đặt gần nhau trong trường hợp chúng được kích thích bởi các dòng điện đồng biên, đồng pha ? Câu 10: Khảo sát trường bức xạ của hệ hai chấn tử đối xứng đặt gần nhau trong trường hợp chúng được kích thích bởi các dòng điện đồng biên, ngược pha ? Câu 11: Công thức xác định trở kháng sóng của đường dây song hành ? Giải pháp để giảm trở kháng sóng của đường dây song hành ? Câu 12: Trình bày phương pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng bằng chấn tử kiểu Y ? Câu 13: Trình bày phương pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng bằng chấn tử kiểu T ? Câu 14: Trình bày phương pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng bằng chấn tử vòng dẹt ? Câu 15: Trình bày phương pháp tiếp điện và phối hợp trở kháng cho chấn tử đối xứng bằng cáp đồng trục ? Câu 16: Trình bày biện pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng bằng thiết bị biến đổi đối xứng dùng đoạn cáp chữ U ? Câu 17: Trình bày phương pháp tiếp điện và phối hợp trở kháng cho chấn tử không đối xứng ? CHƯƠNG 5: ANTEN NHIỀU CHẤN TỬ Câu 1: Trình bày cấu trúc và nguyên lý hoạt động của dàn chấn tử đồng pha? Câu 2: Trình bày hàm phương hướng của dàn chấn tử đồng pha ? Câu 3: Trình bày cấu trúc, mục đích sử dụng và nguyên lý hoạt động của anten Tunike ? -3-

Câu 4: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của anten Yagi ? Câu 5: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của anten Loga - chu kỳ ? Câu 6: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của anten loa ? Điều kiện để loa tối ưu ? CHƯƠNG 6: ANTEN GƯƠNG Câu 1: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của anten gương Parabol ? Câu 2: Trình bày đồ thị phương hướng, hệ số hướng tính và hệ số khuếch đại của anten gương parabol ? Câu 3: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của anten gương kép Cassegrain ? Câu 4: Trình bày khái niệm tạp âm anten, phương pháp xác định công suất tạp âm anten ? CHƯƠNG 7: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG Câu 1: Viết biểu thức quan hệ giữa điện trường và từ trường trong quá trình sóng lan truyền ? Câu 2: Trình bày khái niệm và phân loại của phân cực sóng điện từ ? Câu 3: Phân loại sóng vô tuyến và ứng dụng ? Câu 4: Nêu các phương pháp truyền lan cơ bản của sóng cực ngắn ? Câu 5: Trình bày các dạng phân cực của sóng vô tuyến điện ? Câu 6: Trình bày các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực ? Câu 7: Xây dựng công thức tính mật độ công suất bức xạ và cường độ điện trường khi truyền sóng trong môi rường không gian tự do ? Câu 8: Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức tính tổn hao truyền sóng ? Câu 9: Thế nào là miền Fresnel ? Xác định bán kính của miền Fresnel thứ nhất và vùng không gian tham gia vào quá trình truyền lan sóng giữa anten phát và anten thu ? Câu 10: Tính cường độ điện trường tại điểm thu khi truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với anten đặt cao trong điều kiện lý tưởng; Xác định hiệu số đường đi ?

-4-

Câu 11: Nêu các ảnh hưởng của môi trường thực lên quá trình truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp, các ảnh hưởng này thể hiện thế nào khi xác định cường độ trường tại điểm thu ? Câu 12: Trình bày khái niệm, viết biểu thức định nghĩa về tổn hao truyền sóng. Xác định công thức tính tổn hao truyền sóng trong không gian tự do; Nếu trong môi trường thực thì cần tính thêm các tổn hao nào ? CHƯƠNG 8: TRUYỀN SÓNG ĐẤT VÀ TRUYỀN SÓNG TRỜI Câu 1: Khái niệm và phân loại sóng đất ? Nguyên lý và đặc điểm của sóng đất ? Câu 2: Khái niệm sóng trời? Nguyên lý và đặc điểm sóng trời ? Câu 3: Trình bày khoảng im lặng, vùng im lặng trong các hệ thống truyền sóng trời ? Câu 4: Trình bày các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn. Câu 5: Xác định điều kiện truyền sóng tốt nhất ? Câu 6: Xác định công thức truyền sóng khi tính đến ảnh hưởng của địa hình (mặt đất cầu) lên quá trình truyền lan song ? Câu 7: Tính bán kính cong của tia sóng khi truyền sóng trong tầng đối lưu không đồng nhất ? Câu 8: Hiện tượng khúc xạ khí quyển ảnh hưởng như thế nào khi truyền sóng trong tầm nhìn thẳng ? Câu 9: Xây dựng công thức xác định cự ly nhìn thấy trực tiếp khi truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp có tính đến độ cong của trái đất ? Câu 10: Trình bày ảnh hưởng của tầng đối lưu không đồng nhất lên quá trình truyền lan sóng; Xác định bán kính cong của tia sóng ? B. MỘT SỐ CÂU HỎI BÀI TẬP Câu 1: Xác định hệ số hướng tính (theo dBi) của một anten có tính hướng tạo nên mật độ công suất tại điểm xem xét là 3mW/m2 khi mà anten vô hướng tạo nên mật độ công suất cũng tại điểm đó là 0,5W/m2. Câu 2: Xác định hệ số khuếch đại (theo dBi) của anten có hệ số hướng tính là 40 và hiệu suất làm việc 60%.

-5-

Câu 3: Xác định công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (theo dBW và dBm) của một anten có hệ số hướng tính 43 dBi, hiệu suất 70% và công suất đầu vào anten là 5 W. Câu 4: Một anten có điện trở bức xạ 20, điện trở tổn hao 0,5 và hệ số hướng tính là 200. Xác định hiệu suất và hệ số khuếch đại của anten ? Câu 5: Một anten có công suất bức xạ 65W, công suất tổn hao 5W và hệ số hướng tính là 500. Xác định hiệu suất và hệ số khuếch đại của anten ? Câu 6: Một chấn tử đối xứng có chiều dài toàn bộ 50 cm, công tác ở tần số 300 MHz. Xác định chiều dài hiệu dụng, điện trở bức xạ, xác định trở kháng vào của chấn tử ? Câu 7: Một anten parabol đường kính 5m có hiệu suất làm việc 0,65 làm việc tại tần số 6GHz. Tính diện tích mặt mở hiệu dụng của anten, hệ số khuếch đại của anten, độ rộng búp sóng chính ? Câu 8: Một anten parabol đường kính 3m có hiệu suất làm việc 0,55 làm việc tại tần số 2GHz. Tính diện tích mặt mở hiệu dụng của anten, hệ số khuếch đạicủa anten, độ rông búp sóng chính ? Câu 9: Một anten gương parabol có hệ số khuếch đại là 50 dBi, hiệu suất làm việc 60%. Tính góc nửa công suất ? Câu 10: Một anten phát có hệ số khuếch đạilà 40 dBi, anten có công suất phát là bao nhiêu để anten thu gương parabol có đường kính miệng gương 0,9 m; hiệu suất làm việc 0,55 đặt cách anten phát 50 km nhận được công suất -70 dBW. Giả thiết sóng truyền trong không gian tự do. Câu 11: Anten gương parabol có hệ số khuếch đạilà 40 dBi, hiệu suất làm việc 60%, làm việc tại tần số 4GHz.Tính đường kính miệng gương và độ rộng búp sóng 3dB ? Câu 12: Một anten phát có hệ số khuếch đạilà 30 dBi, công suất phát của anten là 5W. Ở cự ly 50 km đặt một anten thu gương parabol có đường kính miệng gương 1,5m. Tính công suất anten thu nhận được và tổn hao truyền sóng trong không gian tự do khi truyền từ anten phát đến anten thu ?

-6-

Câu 13: Một anten gương parabol có hệ số khuếch đại là 30 dBi, hiệu suất làm việc 60%. Tính góc nửa công suất ? Câu 14: Một anten có góc nửa công suất bằng 1,20. Xác định hệ số khuếch đại khi biết hiệu suất làm việc của anten là 55%. Câu 15: Một máy phát có công suất 3 W, anten phát có hệ số khuếch đại là 30 dBi. Ở cự ly 40 km đặt một anten thu có diện tích hiệu dụng là 3,5 m 2, hiệu suất làm việc 100%. Tính công suất sóng mang nhận được ở anten thu ? Câu 15: Xác định công suất máy phát cần thiết để thực hiện tuyến thông tin có các điều kiện: cự ly thông tin 50 km, tần số công tác 2GHz, hệ số khuyếch đại của anten thu và anten phát là 30 dBi, công suất anten thu nhận được là 10 -6W. Câu 16: Một máy phát có công suất 50 W. Biểu diễn công suất máy phát sang đơn vị dBm và dBW? Câu 17: Tính tổn hao khi truyền sóng trong không gian tự do (theo dơn vị dB) biết cự ly truyền sóng 50 km, tần số công tác 2 GHz, với anten vô hướng. Câu 18: Một nguồn vô hướng có công suất bức xạ 100W. Môi trường truyền sóng là không gian tự do.Tính mật độ công suất tại điểm cách xa nguồn 1000 m? Câu 19: Xác định mật độ công suất tại điểm cách anten 30 km của một anten có công suất bức xạ 5 W và hệ số khuếch đại của anten là 40 dBi. Câu 20: Một anten phát có hệ số khuyếch đại 30 dBi, hiệu suất làm việc 60%. Để có cường độ điện trường hiệu dụng tại điểm thu cách anten phát 100 km bằng 3,46 mV/m thì cần phải đưa vào anten công suất là bao nhiêu? Với điều kiện sóng truyền trong không gian tự do. Câu 21: Cho đường truyền có các thông số sau: Công suất bức xạ 15 W, bước sóng công tác 35 cm, hệ số khuếch đại của anten phát là 100, độ cao của anten phát và anten thu lần lượt là 80 m và 20 m, cự ly đường truyền là 10 km. Với R = 0,91 và  = 1800 khi sóng phân cực ngang và R = 0,68;  = 1800 khi sóng phân cực đứng. Xác định: a. Hệ số suy giảm. b. Cường độ điện trường hiệu dụng tại điểm thu ? c. Tổn hao truyền sóng biết hệ số khuếch đại của anten thu là 100. -7-

Câu 22: Một anten phát được đặt ở độ cao 49m và anten thu được đặt ở độ cao 25m. Khoảng cách tầm nhìn thẳng của hai anten này là giá trị nào dưới đây? Câu 23: Anten phát vô tuyến truyền hình đặt ở độ cao 64m. Tính độ cao của anten thu tại một điểm đặt cách xa đài phát đó một khoảng 50 km để có thể thu được tín hiệu ? Câu 24: Xác định bán kính cong của tia sóng khi đi trong tầng đối lưu đối lưu tiêu chuẩn ? Câu 25: Một anten có biên độ dòng điện đi qua nó là 2A, công suất bức xạ 60dB, điện trở bức xạ gấp 4 lần điện trở tổn hao, hệ số khuếch đại 40dB. a. Tính điện trở bức xạ, hiệu suất của anten. b. Tính công suất hấp thụ của anten. c. Tính hệ số hướng tính của anten. d. Xác định công suất bức xạ đẳng hướng tướng đương (dBm). Câu 26: Cho một anten bức xạ trong không gian tự do. Biết rằng cường độ từ trường phân bố theo quy luật sau: a. Xác định cường độ bức xạ của anten. b. Tím công suất bức xạ của anten. c. Tìm phân cực của anten ở hướng bức xạ +x, +y. Câu 27: Một anten phát có hệ số khuếch đại 30dB, công suất phát 100dB. Biết biên độ cường đọ điện trường tại điểm thu cách anten là 8mV/m, sóng truyền trong không gian tự do. a. Hãy xác định khoảng cách giữa anten phát và anten thu. b. Tính mật độ công suất bức xạ tại vị trí đặt anten thu. Câu 28: Cho mật độ công suất bức xạ vùng xa của một anten có biểu thức: W( ,  ) 

1 (2  cos  )3 480 r 2

a. Tính công suất bức xạ, cường độ bức xạ và góc khối của Anten b. Tính độ lợi của Anten hướng  

-8-

2 nếu hiệu suất Anten là 80% 3

c. Tìm điện trở bức xạ và điện trở vào của Anten nếu biết dòng vào hiệu dụng là 0.1A Câu 29: Cho Anten có hàm mật độ bức xạ W( ,  ) 

3 (cos   sin  )2 , dòng 2 240 r

vào hiệu dụng là 0.15A và hiệu suất của Anten là 80%. a. Tính cường độ bức xạ, Công suất bức xạ của Anten. b. Hệ số tính hướng của Anten. c. Góc khối của Anten và điện trở bức xạ của Anten. Câu 30: Một anten phát có trở kháng bức xạ là 73 Ω, trở kháng tổn hao của anten là 8 Ω, hệ số hướng tính là 20 và công suất máy phát đưa vào anten là 100 W. Hãy xác định: a. Hiệu suất làm việc của anten. b. Hệ số khuếch đại của anten (dBi). c. Công suất bức xạ và công suất bức xạ đẳng hướng tương đương theo W, dBW và dBm. Câu 31: Cho một tuyến liên lạc vô tuyến giữa 2 tòa nhà cách nhau 2000 m. Anten phát và thu là anten Yagi có độ lợi 15 dB và được đặt cách mặt đất 15 m. Công suất hấp thụ của anten phát là PA = 15 dBm , tần số tín hiệu là 2.4 GHz. a. Tính cường độ điện trường và mật độ công suất của trường sóng tới tại anten thu ? b. Tính công suất mà anten phát cấp cho máy thu, giả sử phối hợp phân cực và trở kháng tốt ? c. Nếu độ nhạy máy thu là -80 dBm thì tuyến liên lạc này có hoạt động tốt không? Tại sao ? d. Tính độ cao anten thu để thu được công suất cực đại ?

-9-