Giải bài tập phần truyền sóng

Bài 1 (Radar system): Một radar có chiều cao Anten trên mặt đất, theo dõi 1 máy bay hạ cánh ở chiều cao . Bước sóng . Radar dùng sóng phân cực ngang nên giả thiết hệ số phản xạ bằng -1. Xác định các vùng mà máy bay có thể quan sát được nếu khoảng cách quan sát cực đại trong không gian tự do là 40km. Tóm tắt đề : ;;; Ta có: Giản đồ phủ không có, nhưng sẽ gần chính xác. Khi dùng giản đồ thì từ tính lại được Khoảng chân trời : Khoảng tự do cực đại : Mức công suất thu ở radar tỉ lệ với nên mức công suất liên tiếp trên giản đồ chênh nhau 6dB. Gọi là mức tín hiệu tương ứng với búp sóng có nhãn 2. Đi dọc theo đường cong Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 2.8 tại khoảng cực đại với mức CS . Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 4 tại khoảng cực đại với mức CS . Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 2 tại khoảng cực đại với mức CS . Khi mục tiêu tiến lại gần : Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 2.8 tại khoảng cực đại với mức CS . Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 4 tại khoảng cực đại với mức CS . Khi mục tiêu tiến gần hơn nữa : Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 2.8 tại khoảng cực đại với mức CS . Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 4 tại khoảng cực đại với mức CS . Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 2 tại khoảng cực đại với mức CS . Giao với búp sóng thấp nhất có nhãn 1.4 tại khoảng cực đại với mức CS . 1 2 3 4 5 Khoảng tự do cực đại của radar là . là tín hiệu nhận được tương với khoảng tự do cực đại là . Gọi CS tối thiểu để có thể quan sát được tín hiệu là hay Vì CS thu tỉ lệ với nên Giả thiết Anten luôn hướng tới mục tiêu và độ lợi Anten giảm 10dB khi lệch 1 góc khỏi hướng max, giả thiết tia tới mặt đất giảm biên độ lần thì có thể bỏ qua giao thoa. Tìm khoảng cách để bỏ qua giao thoa. Khi thì : Thay : Giải ra : Bài 2 (FM communication link) : Một trạm phát FM có Anten phát ở chiều cao . Độ lợi Anten là 5, công suất phát 500W. Anten thu có chiều cao . Tần số hoạt động là 100MHz. Tìm cường độ trường E (V/m) tại khoảng cách 8.1mi từ đài phát. Giả thiết tín hiệu từ Anten 10m : Từ giản đồ cho biết khi và thì CS thu được bằng trong không gian tự do ở khoảng cách Bài 3 (Microwave communication link) : Trong microwave communication link Anten được gắn trên các tòa nhà có chiều cao 35m so với mặt đất. Bước sóng làm việc 10cm. Tìm khoảng cách cực đại d để CS tín hiệu không nhỏ hơn trong không gian tự do. Tức là tìm điều kiện để độ lợi đường F=1. Nếu dùng công thức giao thoa trên mặt đất phẳng : Nhưng khoảng cách tối đa là . Không thể dùng công thức giao thoa trên mặt đất phẳng phải dùng công thức giao thoa trên mặt đất cầu. Từ và Hệ số điều chỉnh cường độ tia : Giải bằng phương pháp số : D=0.47 Vậy : Bài 4 (Microwave link with unequal tower heights) : Cho , , . Xác định độ lợi đường ở khoảng cách d=50km. Ta có : đủ nhỏ để xem hệ số phản xạ bằng -1. Vậy : F=0.739 Bài 5 (AM broadcasting system) : Máy thu radio AM có Anten với số vòng dây N=400, tiết diện lõi A=50 , độ từ cảm , hệ số phẩm chất Q=100, , tính CS sóng tới để có tỉ số S/N=100. Tính CS phát cần thiết nếu giả sử Anten phát có độ lơi bằng 1, tần số làm việc 1MHz, đất dẫn điện tốt (), cho đồ thị của theo khoảng cách số p. Biết đặc trưng nhiễu thu F=4, nhiệt độ nhiễu trung bình của Anten Ta có : Điện trở bức xạ : Tỉ số S/N : Mà : Giả thiết Anten bức xạ đẳng hướng. Khoảng cách số: (m) hay (mi) Theo đồ thị tại p=18 thì Đây là CS phát khả thi. Nếu giảm d 2 lần còn 96.5 mi (p=9) . CS phát giảm đi 1 hệ số còn 76.8W Bài 6 (Citizen’s-band communication link) : Xét hệ thống các Anten là các Anten râu trên xe car, tần số hoạt động f=27MHz. CS phát , độ lợi của Anten G=1, đặc trưng nhiễu thu F=4, độ rộng băng thu , hằng số điện môi của đất , độ dẫn điện của đất , nhiệt độ nhiễu trung bình của Anten Khoảng cách số : Biểu thức suy hao chỉ xảy ra cho mặt đất phẳng với CS thu : Ở đây ta dùng . CS nhiễu : Tỉ số S/N : hay 20.2 lần. Bài 7 : Cho , . Tính Vậy : Bài 8: Xác định góc bức xạ và tần số cho trạm vô tuyến sóng ngắn. Giả sử trạm sóng ngắn được thiết lập để phủ sóng ở khoảng cách 4200 mi , chiều cao ảo h’=300km. Cho lớp F ban ngày Nếu dùng bước sóng đơn : h’ vượt quá chiều cao lớp F không khả thi dùng bước kép Dùng lớp F với chiều cao h’=300km Giải hệ : hay Góc ngẩng = Tần số khả dụng cực đại : Bài 9 (Radar return from rain): Cho hệ radar có các thong số : CS phát , độ rộng xung , độ lợi Anten G=30dB hay 1000, , độ rộng tia nửa CS .Tính CS thu từ đám mưa cách , tốc độ mưa R=10mm/h. Thể tích chiếu xạ : Nếu radar đang quan sát mục tiêu có tiết diện radar tại cùng 1 khoảng cách , CS tín hiệu thu được từ mục tiêu : Không quan sát được mục tiêu.