4AT - ESERCIZI DI TELECOMUNICAZIONI – MEZZI TRASMISSIVI

4AT - ESERCIZI DI TELECOMUNICAZIONI – MEZZI TRASMISSIVI METALLICI (cap. 3)
1. Un segnale con frequenza di 300MHz viene inviato su un cavo di lunghezza L=λ/4 con velocità percentuale del 66%.
Quanto è lungo il cavo? (pag. 93) [L=0,165m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Un segnale ha una frequenza di 600MHz e viaggia su un cavo coassiale RG213 lungo 30m; quanto vale l'attenuazione
immagine (Ai) del cavo (vedi figura 11 pag. 105 per le caratteristiche del cavo). [Ai=5,5dB] (n.15 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Un doppino viene usato per collegare 2 modem in banda base. Il collegamento ha le seguenti caratteristiche:
segnale con fmax=20KHz e attenuazione a 1KHz pari a 2 dB/Km; potenza di trasmissione P TX=1mW; lunghezza della linea
3Km; sensibilità (soglia) del ricevitore -40dBm e livello massimo ammesso in ricezione +6dBm.
· Calcolare l'attenuazione della linea (A linea)
· Calcolare il livello di potenza (LP_RX) al ricevitore e la potenza (P_RX) fornita al ricevitore stesso
· Stabilire se il collegamento è ben progettato, cioè se il livello potenza LP_RX è compatibile con il ricevitore
· In caso affermativo calcolare il margine M="di quanto LP_RX supera la soglia del ricevitore"
(pag. 101) [Alinea=27dB; LP_RX=-27dBm P_RX=2μW; si; M=+13dB]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. Un'antenna è collegata, in condizioni di adattamento tramite un cavo coassiale RG213 (Asp=52dB/100m@3000MHz) di
L=13m, ad un trasmettitore che produce (a vuoto) una tensione sinusoidale V picco=6,325V e frequenza f=2,4GHz.
Calcolare la potenza disponibile di generatore (PD) e il relativo livello (LP_IN), l'attenuazione che presenta il cavo (Acavo), la
potenza (P_OUT) ed il valore efficace della tensione (VOUT ) fornita all'antenna.
(pag. 101) [PD =100mW → LP_IN=20dBm; Acavo=6dB; LP_OUT=14dBm → P_OUT=25mW; VOUT=1,12V]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Un cavo coassiale ha un'impedenza caratteristica Zo=75Ω e alimenta un'antenna tramite un generatore con
impedenza interna sempre di Zo=75Ω. Con uno strumento si misura un VSWR (ROS) =1,3. Dire se il cavo risulta
adattato e quale impedenza ha l'antenna sapendo che è sicuramente maggiore di Zo. (pag. 115) [no; Zu= 97Ω]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6. Un doppino in rame tipo AVG 23 per reti LAN ha una impedenza caratteristica Z o=100Ω e un fattore di velocità=0.79
(costante da 1 a 100MHz).
Si vuole effettuare un test del cavo in condizioni di adattamento alla frequenza di 100MHz; determinare:
· la velocità di propagazione (vp) e la lunghezza d'onda (λ) del segnale sul cavo a 100MHz
· il valore dell'impedenza interna del generatore (Z g) e dell'impedenza di carico (Zu)
da utilizzare per il test (giustificare)
[vp=237.000Km/s λ=2,37m; Zg=Zu=100Ω] (n.16 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7. Supponendo che il cavo dell'esercizio precedente sia lungo 50m, che l'ampiezza della tensione all'inizio del cavo sia di
VIN=2,83V e che l'attenuazione a 100MHz pari a 17.3dB/100m determinare:
· l'impedenza di ingresso (ZIN) e la potenza (PIN) fornita al cavo dal trasmettitore
· il livello di potenza in ingresso al cavo (LP_IN) e il livello di potenza e all'uscita del cavo (LP_OUT)
· la potenza (Pu) fornita al carico e la la tensione (Vu) (valore efficace) sul carico.
[Zu=100Ω PIN=40mW; LP_IN=16dBm LP_OUT=7,35dBm; Pu=5,43mW Vu=0,7V circa] (n.17 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8. Una linea con impedenza caratteristica Zo=75Ω è chiusa su un carico di Zu=300Ω.
Quanto valgono il coefficiente di riflessione e il ROS? [ρ v=0,6 ROS=4] (n.19 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9. Una linea con impedenza caratteristica Zo=75Ω è chiusa su un carico Zu=300Ω. Se la tensione diretta Vdu (valore
efficace) in uscita alla linea è pari a 1V, quanto valono la la tensione (Vu) (valore efficace) e la potenza (Pu) effettivamente
fornite al carico? [Vu=1,6V Pu=8,5mW] (n. 20 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10. Una linea con impedenza caratteristica Zo=50Ω è chiusa su un carico Zu=75Ω. Calcolare l'attenuazione di riflessione
(Ar) e l'attenuazione di perdita per riflessione (Apr). [Apr=0,18dB Ar=14dB circa] (n. 21 pag. 136)
11. Un cavo coassiale RG213 lungo 25m viene chiuso su un generatore di impedenza Z g=50Ω e su un carico Zu=300Ω; si
sa inoltre che la frequenza del segnale è pari a f=100MHz. Calcolare l'attenuazione immagine (A i), l'attenuazione di
perdita per riflessione (Apr) e l'attenuazione composita (Ac). [Ai=1,65dB Apr=3,10dB Ac=4,75dB] (n. 23 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12. Un trasmettitore con potenza disponibile Pd=25W e impedenza Zg=50Ω fornisce in uscita un segnale alla frequenza
f=1800MHz. Il trasmettitore è collegato ad un cavo coassiale RG213 (attenuazione 28dB/100m a 1000MHz, impedenza
cartteristica 50Ω) lungo 5m tramite il quale si alimenta un carico (Zu) su cui si misura un ROS=2.
· Calcolare l'impedenza di carico (Zu) (supponendo che sia Zu>Zo)
· Dimensionare un quadripolo adattatore (tronco di λ/4) per ripristinare l'adattamento (lunghezza L e impedenza Z oA)
· Calcolare il livello di potenza (LPu) e la relativa potenza (Pu) fornita al carico adattato.
[Zu =100Ω; L=2,75cm ZoA=71Ω; Lpu=12,1dBW Pu=16,3W] (n. 24 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13. Un trasmettitore con potenza disponibile Pd=10W e Zg=50Ω fornisce in uscita un segnale alla frequenza f=440MHz. Il
trasmettitore è collegato ad un cavo coassiale RG213/U (attenuazione 15dB/100m a 400MHz) lungo 15m tramite il quale
si alimenta come carico (Zu) un'antenna presso la quale si misura un'attenuazione di riflessione pari a (A r) pari a 14dB.
· Calcolare il modulo del coefficiente di riflessione (ρ v) ed il ROS e il valore dell'impedenza di carico (antenna) (Zu)
· Dimensionare un quadripolo adattatore (tronco di λ/4) per ripristinare l'adattamento (lunghezza L e impedenza Z oA)
· Calcolare l'attenuazione del cavo (A i), il livello di potenza (LPu) e la relativa potenza (Pu) fornita al carico adattato
[ρv=0,2 ROS1,5 Zu =75Ω; L=11,8cm ZoA=61Ω; Lpu=7,64dBW Pu=5,81W] (n. 25 pag. 136)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------14. E' dato un impianto di trasmissione radio che lavora alla freq. di 443MHz costituito da: un trasmettitore (generatore)
con ZTX= 50Ω con potenza disponibile di 10W; un cavo di lunghezza L=20m tipo RG58 (attenuazione di 60dB/100m a
1GHz con impedenza 50Ω) per il collegamento ad una antenna con impedenza pari a Zu=80Ω. Determinare:
· l'attenuazione della linea (Ai)
· il livello di potenza (LPOUT linea), la potenza (Pd OUT linea) e la tensione (Vd OUT linea) (valore efficace) che si avrebbero in
ingresso all'antenna (cioè all'uscita della linea) se fosse adattata;
· il coefficiente di riflessione (ρv) ed il ROS
· l'attenuazione di riflessione (Ar), l'attenuazione di perdita per riflessione (A pr) e l'attenuazione composita (Ac)
· la potenza (Pu) e la tensione (Vu) (valore efficace) che vengono effettivamente forniti all'antenna;
· la potenza (Pru) e la tensione (Vru) riflessa sul carico (che quindi riparte verso il trasmettitore)
· il livello della tensione riflessa all'ingresso della linea (cioè sul generatore) (L r IN linea) ed il suo valore efficace (Vr IN linea)
· la potenza riflessa che ritorna sul generatore (Pr IN linea)
Valutare i risultati.
(pag. 121) [Ai=8dB; LPOUT linea=2dBW Pd OUT linea=1,6W Vd OUT linea=9V; ρv=0,23 ROS=1,6;
Ar=12,7dB Apr=0,24dB Ac=8,24dB; Pu=1,51W Vu=11V; Pru=0,09W Vru=2,1V;
Lr IN linea=-1,65dBV Vr IN linea=0,83V; Pr IN linea=0,01W; lieve disadattamento, attenuazione del cavo grande]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------15. Un trasmettitore a 440MHz con impedenza di uscita resistiva pari a 50Ω e potenza disponibile 5W viene collegato ad
un'antenna con un cavo RG213 (Zo=50Ω, attenuazione 28dB/100m a 1GHz) lungo L=15m. Si effettua poi una misura del
ROS (VSWR) che risulta pari a 1,67.
Calcolare:
· il valore del carico (Zu) sapendo che la resistenza d'antenna è inferiore a quella del cavo
· determinare la lunghezza (Ladatt) e l'impedenza (ZoA) di un adattatore a λ/4 che ripristini l'adattamento
· l'attenuazione (Ai) che presenta il cavo alla frequenza di lavoro
· il livello di potenza disponibile all'antenna (L pd_u) (in adattamento trascurando l'attenuazione dell'adattatore)
Se per errore il cavo venisse chiuso in cortocircuito che potenza riflessa giungerebbe al trasmettitore?
(pag. 128) [Zu=30Ω; Ladatt=11,2cm ZoA=39Ω; Ai=2,8dB; Lpd_u=4,2dBW=2,63W; Pr_TX=1,38W]
4AT - QUESITI SUI MEZZI TRASMISSIVI METALLICI (cap. 3)
1. Dare una possibile definizione di supporto trasmissivo (pag. 83)
2. Quali sono i portanti fisici utilizzati in telecomunicazioni? (pag. 84)
3. Come è fatta una coppia simmetrica (TP) e quali quali caratteristiche possiede? (pag. 85)
4. Cosa si intende per AWG? (pag. 88)
5. Dare la definizione di diafonia – XTALK, paradiafonia – NEXT e telediafonia FEXT (pag. 89)
6. Qual è la struttura e le caratteristiche di un cavo coassiale? (pag. 90)
7. Che impedenza caratteristica tipica può avere un cavo coassiale? (pag. 91)
8. Il ”fattore di velocità” di un cavo che cosa indica? (pag. 92)
9. Quali sono le costanti primari del modello elettrico di una linea? (pag. 93)
10. Cos'è l'impedenza caratteristica di una linea e come si calcola? (pag. 94)
11. Come la si può approssimare in alta frequenza? (pag. 95)
12. Cos'è un'onda diretta (o progressiva)? (pag. 96)
13. Definire la costante di attenuazione e la costante di fase di una linea (pag. 96)
14. Spiegare come si calcola l'attenuazione immagine e qual è il suo significato (pag. 97)
15. Come si calcola la costante di attenuazione se si lavora ad una frequenza diversa da quella di riferimento? (pag. 98)
16. A cosa serve un 'bilancio di potenza di un collegamento'? (pag. 99)
17. Come si calcola il ritardo di propagazione di una linea? (pag. 102)
18. Scrivere e interpretare le equazioni della propagazione (pag. 103-104)
19. Quando si a una riflessione del segnale su una linea? (pag. 109)
20. Definire il 'coefficiente di riflessione' (pag. 111)
21. Come si calcola il coefficiente di riflessione nota l'impedenza caratteristica della linea e quella di carico? (pag. 112)
22. Cos'è un'onda stazionaria e quando la si ottiene? (pag. 113)
23. Definire il ROS (o VSWR) spiegandone il significato (pag. 114)
24. Come deve essere terminata una linea per essere “adattata”? (pag. 115)
25. Spiegare cosa sono l' “attenuazione di perdita per riflessione” (mismatch loss) e l' “attenuazione composita” (pag. 117)
26. Dare la definizione di 'attenuazione di riflessione' (return loss) (pag. 118)
27. Che valore massimo deve avere il ROS (e quindi il valore minimo del “return loss”) perchè una linea possa
considerarsi sostanzialmente adattata? (pag. 120)
28. Discutere come adattare una linea inserendo prima del carico un “tronco” di lunghezza λ/4 (pag. 127)
29. Come si calcola l'impedenza caratteristica del tronco di lunghezza λ/4 in modo che realizzi l'adattamento? (pag. 127)
30. Cosa si intende per “stub” e a cosa serve? (pag. 129)
31. Cosa è il diagramma di Smith? (pag.132 – solo definizione)