TEST di Supporto al recupero estivo

TEST di Supporto al recupero estivo
Materia: TELECOMUNICAZIONI per la classe IVG
Docente: Giulio Vitale
Per la preparazione al test di settembre 2014:
1) seguire le indicazioni e gli argomenti del programma consuntivo;
2) usare i seguenti esercizi come esempio tipico per la preparazione al test di settembre.
N.B.: I test qui di seguito proposti sono da intendersi come ESEMPI TIPICI, nel senso che gli esercizi
assegnati in fase di recupero saranno del tipo di quelli indicati non esattamente gli stessi.
Elementi di Teoria dei Quadripoli.
– Verificare se il sistema seguente è adattato su base iterativa e motivare la risposta data.
E(t)
G
RL = 2000 Ohm
S
R1 = 1000 Ohm
R2 = 2000 Ohm
Rg = 1000 Ohm
– Il sistema dell’esercizio precedente può essere considerato adattato su base immagine?
– Discutere sinteticamente la questione del massimo trasferimento di potenza tra un generatore e un
carico a esso connesso:
– Un trasmettitore, rappresentato in figura dal generatore Eg e dalla sua resistenza d’uscita Rg, alimenta il
carico RL tramite un quadripolo intermedio: determinare Rg e RL in modo che il quadripolo risulti adattato
al carico:
Rg
R1 = 50 Ohm
R2 = 100 Ohm
Vo
S
Eg
Vi
G
RL
R3 = 100 Ohm
Rg:
RL:
– Per il quadripolo seguente, calcolare l’impedenza d’ingresso e d’uscita a vuoto.
R2
2
1
1
R3
2.2 k
1
2
1k
R1
2
1k
– Cosa s’intende per impedenza caratteristica di un quadripolo?
– Un dispositivo di trasmissione, rappresentato in figura dal generatore Vg e dalla sua resistenza d’uscita
Zg, alimenta il carico Zl tramite un quadripolo intermedio: determinare Zg e Zl in modo che sistema
complessivo risulti adattato, sia in ingresso che in uscita, su base immagine:
S
Vg
G
R2 = 0.5 K
Zl
R1 = 1 K
R3 = 2 K
Zg
– Calcolare l’attenuazione (in decibel) tra il livello di tensione in ingresso e quello misurabile in uscita, nelle
condizioni di adattamento calcolate nell’esercizio precedente.
(Ricorda: per calcolare l’attenuazione occorre determinare il rapporto tra la tensione d’uscita e la tensione d’ingresso, ovvero, la
funzione di trasferimento in corrente continua del quadripolo.)
– Sempre nelle stesse condizioni di adattamento calcolare la potenza attiva erogata dal generatore,
supponendo Vg = 20 V.
– Un’azienda d’impianti telefonici deve collegare due punti A e B, distanti 140 km tra di loro. Supponendo
che alla frequenza di funzionamento prevista per l’impianto, il mezzo di trasmissione utilizzato introduca
un’attenuazione di 0,45 dB/km, calcolare il minimo numero di ripetitori intermedi, da 20 dB di guadagno
ciascuno, che occorre inserire perché in nessun punto del collegamento si raggiunga un livello di tensione
che scenda al di sotto di – 15 dB rispetto al punto A
A
B
140 km
Test a- Dato il quadripolo in figura,si suppone che il generatore “Vg” abbia un valore in continua di 10V.
R1 120
Vi
VL
RL
Vg 10
R2 120
R3 180
Rg
a1 – Adattare il sistema composto da “generatore + quadripolo + carico”, calcolando prima l’impedenza
caratteristica del quadripolo.
, calcolando prima l’attenuazione
a2 – Calcolare l’attenuazione complessiva
e poi l’attenuazione tra generatore e quadripolo
del quadripolo
e, quindi, moltiplicarle tra di loro.
a3 – Esprimere in dB di livello A1, A2, AT.
a4 – Calcolare il rendimento di potenza 
disponibile all’ingresso del quadripolo.
a5 – Esprimere in dB di potenza PL, Pi, .
, come rapporto tra la potenza assorbita dal carico e quella
ESERCIZI sulla propagazione guidata
– Si consideri un tratto di cavo coassiale lungo 250 metri, privo di perdite, d’impedenza caratteristica Z0 =
75 , caratterizzato da un fattore di velocità pari a 0,70, chiuso su un carico
Zc= Rc + jLc (con Rc = 50 e Lc = 1,5 H) e sollecitato in ingresso da un generatore sinusoidale vi(t) =
10sen(2ft), con f=10 MHz.
Calcolare:
il coefficiente di riflessione sul carico;
il valore in modulo e fase dell’onda riflessa di tensione (V-) e della tensione complessiva (V+ + V-) sul carico,
assumendo V+, con fase nulla;
la lunghezza d’onda  ed il fattore di fase 
il valore assunto a 125m dal carico, in modulo e fase, dalle:
- onde incidenti di tensione e corrente (Vi e Ii ),
- onde riflesse di tensione e corrente (Vr e Ir),
- tensione e corrente complessive (Vi + Vr) e (Ii + Ir);
- l’impedenza d’ingresso vista dal generatore.
– Si prenda in considerazione un tratto di 100 metri di doppino telefonico da 100  di impedenza
caratteristica, dotato di un fattore di velocità è di 0,68, la cui estremità di destra è chiusa su una induttanza
pura di 0,15 H e che il generatore, connesso all’altro capo della linea, fornisce un segnale sinusoidale di 10
V di ampiezza e di frequenza pari a 25 MHz.
Quanto valgono la lunghezza d’onda  ed il fattore di fase ?
Calcolare l’ampiezza della tensione complessiva sul carico, supponendo il doppino privo di perdite.
Se, ancora in assenza di perdite, in serie all’induttanza è stata aggiunta una resistenza di 85 , come si
modifica il valore della tensione sul carico?
Quanto valgono in queste ultime condizioni: il ROS e l’ampiezza del minimo e del massimo dell’onda
stazionaria?
Sempre con lo stesso carico, partendo da quest’ultimo e spostandosi verso il generatore, cosa
s’incontra prima un minimo o un massimo di tensione? A quale distanza dal carico si trova questo punto?
Se alla frequenza di funzionamento il cavo avesse un’attenuazione 5.5 dB/100m, quanto vale la
tensione complessiva sul carico?
Aiutandosi con la carta di Smith e restando nelle condizioni del punto precedente, adattare la linea
con uno stub in c.c., calcolando la distanza d’inserimento e la sua lunghezza, espresse in frazioni di
lunghezza d’onda.
Esercizi sulle Antenne
Un trasmettitore in radiofrequenza, centrato sui 250 MHz, alimenta un’antenna Yagi, di guadagno pari a 10
dBi e resistenza di radiazione Rr = 25, fornendo all’ingresso di un “feeder” lungo 80m una potenza di 15W.
Il “feeder” è realizzato utilizzando un cavo coassiale RG58 caratterizzato da:
Z0 = 50, fv=0,66 e un’attenuazione 0 = 60dB riferita alla frequenza frif = 1GHz (109 Hz)/100m.
– Calcolare l’attenuazione del “feeder” tenendo in conto sia l’attenuazione naturale del cavo coassiale sia
quella dovuta alle perdite per riflessione a causa del disadattamento tra impedenza caratteristica del cavo e
resistenza Rr dell’antenna.
– Adattare l’antenna calcolando l’impedenza caratteristica e la lunghezza in centimetri di un
trasformatore in /4 da inserire tra l’antenna stessa e il “feeder” per eliminare le perdite causate dalla
riflessione sul cavo.
– Calcolare l’EIRP nella direzione di massima propagazione.
– Determinare il modulo del campo elettrico e del vettore di Poynting a 1,5 km di distanza.
– Supponendo che in ricezione si utilizza un’antenna uguale a quella trasmittente e che entrambe siano
montate su un supporto di uguale altezza, calcolare quest’ultima tenendo in conto un raggio massimo (rmax)
dell’ellissoide di Fresnel di 1,5m e una distanza ancora di 1,5 km.
– Stabilire quanto deve essere la sensibilità minima del ricevitore, supponendolo installato direttamente
sulla base della Yagi ricevente, e considerando altri 8 dB di margine di fading.
Esempio di test a risposta chiusa
 Un’onda e.m. TEM è caratterizzata da :
a–
;
;
b–
c–
;
d–
.
 Il vettore di Poynting indica la densità di potenza:
a –  allineata con il campo E;
b –  allineata con il campo H;
c –  allineata con la direzione di propagazione
d –  ortogonale alla direzione di propagazione.
 Il guadagno in dBd di un’antenna viene espresso quando:
a –  è nota la potenza dopo l’antenna stessa;
b –  l’antenna di riferimento è quella isotropica;
c –  l’antenna di riferimento è un dipolo in /2;
d –  è nota la potenza disponibile all’ingresso.
 Indica con una crocetta se le seguenti proposizioni sono Vere o False:
a – L’antenna Yagi è un’antenna direttiva bidirezionale;
V
b – L’FBR misura il grado di unidirezionalità di un’antenna;
V
c – Il guadagno è espresso in dBi se la Pirr è riferita a un’antenna Yagi;
V
d –Il guadagno di un’antenna si calcola come rapporto tra Puscita e Pingresso;  V
e – L’antenna isotropica è usata per le trasmissioni radio in FM.
V
F
F
F
F
F
 Completa le seguenti definizioni:
5.a – Z
5.b – A
è
32,5
20 log
dello spazio libero.
20 log
€•
è
dello spazio libero.
 Un’antenna isotropica è alimentata con 125W di potenza e irradia nello spazio libero ideale; quanto
valgono il modulo del campo elettrico E e del vettore di Poynting S a 100m di distanza?
‚
•ƒ
a- E
0,612 ; S
0,995 •„ ;
•
b- E
0,0612
c- E
6,12
d- E
‚
•
0,612
‚
•
; S
; S
‚
•
; S
ƒ
;
•„
•ƒ
;
•„
•ƒ
.
•„
0,995
0,995
9,95
 Supponendo che un’onda e.m. che si propaga in un mezzo con indice di rifrazione “n1” incontri un mezzo
con indice di rifrazione “n2” tale che“n1 > n2”
a -  si ha sempre rifrazione, indipendentemente dall’angolo “ i” d’incidenza;
b -  si ha sempre riflessione, indipendentemente dall’angolo “ i” d’incidenza;
†
c -  si ha rifrazione solo se l’angolo “ i” d’incidenza è minore di "arcosen …†„ ˆ ";
‡
†
d -  si ha rifrazione solo se l’angolo “ i” d’incidenza è maggiore di "arcosen …†„ ˆ ".
‡
 Un’onda e.m. si propaga in un mezzo con indice di rifrazione “n = 1,2” alla velocità di:
a -  1,2 108 m/s;
b -  2,4 108 m/s;
c -  2,5 108 m/s;
d -  3 108 m/s;
 Due antenne, una trasmittente e l’altra ricevente, poste rispettivamente a una altezza htx = 25m e hrx =
18m hanno un orizzonte radio complessivo, all’interno del quale sono visibili, pari a circa:
a -  38,1 km;
b -  20,6 km;
c -  43 km;
d -  17,48 km.
 Un dipolo hertziano a /2, alimentato direttamente con una potenza Pin = 10 W produce, nella direzione
di massima propagazione, un EIRP pari a:
a -  2,15 dBW
b -  12,15 dBm
c -  5,15 dBm;
d -  12,15 dBW.
 Il raggio dell’ellissoide della prima zona di Fresnel è utile per determinare:
a -  l’entità delle perdite dovute all’attenuazione dello spazio libero;
b -  il livello minimo dell’EIRP necessario ad avere un segnale utile sull’antenna ricevente;
c -  la distanza minima dall’orizzonte radio tra le due antenne al di sotto della quale devono trovarsi
eventuali ostacoli per evitare attenuazione di diffrazione;
d -  la distanza massima dalla terra equivalente a cui possono giungere eventuali ostacoli per assicurare
l’assenza di attenuazione per diffrazione.
 Un’antenna marconiana caratterizzata da un fattore di velocità pari a 0,95 deve essere dimensionata per
essere sintonizzata con segnale a 28 MHz; la sua lunghezza deve essere di
a -  2,54 m;
b -  5,08 m;
c -  2,67 m
d -  5,35 m.
 Un’antenna in /2 assorbe una corrente d’ingresso pari a 250 mA efficaci, quanta potenza irradia nella
direzione di massima propagazione?
a -  4,562 W;
b -  4,562 mW;
c -  18,5 mW;
d -  18,5 W.
 Cosa s’intende per altezza efficace di un’antenna?
a -  l’altezza necessaria che due antenne devono avere per potersi collegare in modo efficace;
b -  la potenza efficace assorbita dall’antenna in rapporto all’EIRP;
c -  il rapporto tra la potenza efficace ottenibile in uscita da un’antenna ricevente e la densità di potenza
incidente;
d -  il rapporto tra il valore efficace della tensione a vuoto misurata in uscita dall’antenna e il campo
elettrico incidente sulla stessa.
 Un’antenna Marconi è stata realizzata per avere un rendimento (o efficienza) del 75%, quanto è la sua
resistenza di dissipazione Rd?
a -  Rd = 12, 17 ;
b -  Rd = 2,17 ;
c -  Rd = 31,5 ;
d -  Rd = 73 ;.
Bollate, 10 giugno 2014
Prof. Giulio Vitale

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