HFT 38, Tentamen i högfrekvensteknik, kurskod EEM021-08-26, 08:30 i VV -salar. Längd: 4 timmar. Tillåtna hjälpmedel: Beta, Physics Handbook, valfri kalkylator, formelsamling i Elektromagnetisk fältteori, egna anteckningar i formelsamlingen och på en A4 blad (dock inte lösningar till uppgifter) Frågor uppg 1-4, 6-7 Vincent Desmaris, tel ankn. 1846 Frågor uppg 5 Hans Hjelmgren, tel 070-5 13 46 Resultatet Granskning Anslås på kursens hemsida Sker på tid och plats som anges på kurshemsida Betygsgränser 24p för betyg 3, 36p för betyg 4 och 48p för betyg 5 Kom ihåg Observera Lösningen på uppgift 5 lämnas i separat omslag Omotiverade lösningar kan ge poängavdrag! Duggadelen Om summan av poängen på uppgifterna markerade med D understiger resultatet på duggan, kommer duggaresultatet ersätta det vid sammanräkning av totalpoäng på tentan. Transmissionsledningar: 1. (D-p) (a) En förlustfri transmissionsledning med karakteristiska impedansen 75 Ω är avslutad med en antenn, vars impedans är okänd. En ingenjör mäter upp ståendevågförhållandet S = 2, våglängden λ = cm och spänningsmaximumets position från lasten d = 74 cm. Använd endast smithdiagrammet för att beräkna antennens impedans! (8 p) (b) Teorifråga: Vad är relationen mellan dämpkonstant och förlusteffekt längs en transmissionsledning? (2p) 2. (7p) En förlustfri ledning skall avslutas med impedansen Z L = 30 j40ω Vilket värde på ledningens karakteristiska impedans Zc ger minsta ståendevågsförhållande på ledningen och hur stort blir detta?
Vågledare 3 (D-p) En luftfylld rektangulär vågledare med väggar av koppar, med σ = 5.8 7 S/m och μ μ 0, har sidlängderna a = 7.2 cm och b = 3.4 cm och har frekvensen f = 3 GHz i den dominanta moden. Beräkna (a) cutoff-frekvensen fc, (b) våglängden i vågledaren λg, (c) avståndet över vilken flätintensiteterna av en utbredande våg är halverad. 4 (7p) (a) Beräkna resonansfrekvensen för TE 1 -moden i en luftfylld rektangulär resonanskavitet med kantlängderna a = 2 cm, b = 1 cm och d = 3 cm! (b) Hur stor elektromagnetisk svängningsenergi kan lagras i denna TE 1 mod om det maximalt tillåtna E-fältet är 3 6 V/m?
Mikrovågselektronik 5. (p) En förlustfri tvåport visas nedan, tillsammans med definitionen av spridningsparametrar. a) (8p) Bestäm S 11 och S 22 för tvåporten m.h.a. Z/Y Smith-diagrammet som bifogas tentatesen. Markera tydligt alla förflyttningar och avläsningar i Smithdiagrammet, riv ut det och bifoga det till din lösning. Systemimpedansen är och frekvensen är 2.4 GHz. b) (2p) Bestäm även Z in ur Smith-diagrammet om vi ansluter en last R L = till port 2. 4.1 nh 4.1 nh Port 1 pf Port 2
Antenner 6. (p) En gruppantenn består av två halvvågsdipoler som matas med strömmarna I 1 =1 Ampere och I 2 =Ae jψ Ampere. Den resulterande strålningsdiagrammet är plottad i x-y-planet nedan. För varje diagram föreslå en möjlig orientering av de 2 dipolerna, deras avstånd ifrån varandra d, och värden på A och ψ. ( p) 7. (6p) En 1.5 cm lång dipolantenn används i en radar vid GHz för fartkontroll. Antennen sänder ut en signal med effekten P = kw som sedan sprids tillbaka från bilen och mäts upp med samma antenn. Antag att bilen har radartvärsnittet σ bs = 1 m 2 och radarn kan mäta signaler ner till P min = 0.01 pw. Hur långt ifrån radarn måste bilen vara för att undkomma fartmätningen?
7 3 NAME TITLE DWG. NO. SMITH CHART FORM ZY-01-N COLOR BY J. COLVIN, UNIVERSITY OF FLORIDA, 1997 DATE NORMALIZED IMPEDANCE AND ADMITTANCE COORDINATES 5.0 4.0 3.0 0 0 9 8 9 8 170 ± 180-170 0.04 6 7 > WAVELENGTHS TOWARD GENERATOR > < WAVELENGTHS TOWARD LOAD < 7 160-160 90-90 6 0.04 85-85 0.05 5 1-1 80-80 5 0.05 5.0 4.0 140 75-75 0.06-140 0.06 4 3.0 70-70 3 0.07 0.07 3-130 130 5.0 0.08 2 65-65 2 0.08 2.0 4.0 2.0 1-1 60 3.0-60 1 0.09 0.09 1 1-1 INDUCTIVE REACTANCE COMPONENT (+jx/zo),ori NDUCTIVESUSCEPTANCE(-jB/Yo) 4 55 1.4 2.0-55 1.4 1 9 1 0 1.2-0 1.4 1.2-2 8 RESISTANCE COMPONENT (R/Zo), OR CONDUCTANCE COMPONENT (G/Yo) EACTANCE COMPONENT (-jx/zo), ORCAPACITIVE SUSCEPTANCE(+jB/Yo) VE R CAPA C IT I 9 1.2 8 2 90-90 45-45 3 7 1.2 1.2 1.4 2.0 3.0 4.0 5.0 1.2-80 4 6 80 40-40 4 6 1.4 1.4 5 5 5 5 70-35 -70 35 6 4 4 6 60-30 -60 30 7 3 2.0 2.0 3 7 25-25 8 2-8 2 3.0 9 1 3.0 40 - -40 1 9 4.0 4.0 15 5.0 5.0-15 30-30 1 9-1 ANGLE OF TRANSMISS ON COEFFICIENT IN DEGREES - 9 8 2 ANGLE OF REFLECTION COEFF CIENT IN DEGREES 2 7 4 6 3 8 3 5 5 6 4 7 SWR dbs RTN. LOSS [db] RFL. COEFF, P RFL. COEFF, E or I 040 40 30 15 5 4 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 14 30 0 1 1 0 2.5 8 2 6 5 4 0.05 RADIALLY SCALED PARAMETERS TOWARD LOAD > 1.4 1.2 1.1 1 15 7 5 3 2 0.01 1 4 < TOWARD GENERATOR 2 1 1 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 3 4 5 3 1 1.5 2 3 4 5 6 15 0 0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 1.9 2 2.5 3 4 5 0 1 9 5 0 CENTER 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 1.9 2 ATTEN. [db] S.W. LOSS COEFF RFL. LOSS [db] S.W. PEAK (CONST. P) TRANSM. COEFF, P TRANSM. COEFF, E or I ORIGIN
Uppgift2 Uppgift3
Uppgift4
Uppgift5 Uppgift6