4AT - ESERCIZI DI TELECOMUNICAZIONI – TRASMISSIONE RADIO

4AT - ESERCIZI DI TELECOMUNICAZIONI – TRASMISSIONE RADIO (cap. 4)
1. Ad una antenna isotropica si fornisce una potenza di 100W;
quali sono l'intensità del campo elettrico E, del campo magnetico B
e della densità di potenza S a 100 m di distanza?
[E=0,548 V/m B=1,45 mA/m S=0,796 W/m2] (n.5 pag. 204)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Ad una certa distanza da un'antenna isotropica posta nello spazio libero si misura un campo elettrico E pari a 6 V/m.
Quanto vale la densità di potenza S? [ S=0,1 W/ m 2 circa] (n.8 pag. 204)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Un segnale con frequenza pari a 17 GHz viene trasmesso nello spazio libero; se la distanza fra l'antenna trasmittente
e quella ricevente è pari a 10 Km, quanto vale l'attenuazione A sl (dello spazio libero stesso)? [Asl=137 dB] (n.9 pag. 204)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. In ingresso ad un'antenna che a un guadagno G=7 dBi si applica un segnale di con potenza di 1W.
Quanto vale l'EIRP? [EIRP = 7dBW = 37dBm] (n.11 pag. 204)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Un trasmettitore ha una potenza disponibile Pd= 10W
ed è collegato ad un'antenna di guadagno G=5 dBi tramite un cavo
coassiale che presenta una attenuazione di AF=3 dB.
Quanto vale l'EIRP? [EIRP= 12 dBW] (n. 12 pag. 204)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.Un sistema di antenna ha un EIRP di 0 dBW; quanto vale il campo elettrico E nella direzione di massimo irraggiamento
a 30 m dall'antenna? [E= 183 mV/m] (n. 13 pag. 204)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7. Un trasmettitore ha una potenza disponibile Pd= 10W ed è collegato ad un'antenna di guadagno G ant= 5 dBd tramite
un cavo coassiale che presenta una attenuazione A F=3 dB. Calcolare l'EIRP. [EIRP= 14,15 dBW] (n. 20 pag. 205)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8. In un ponte radio a f=17 GHz il trasmettitore ha una potenza disponibile P d=1W ed è montato su una antenna
parabolica con diametro Da=60 cm ed efficienza=65%. Il ricevitore è posto a 20 Km di distanza ed è montato anch'esso
direttamente sull'antenna ricevente che possiede le stesse caratteristiche di quella trasmittente. Supponendo inoltre una
attenuazione supplementare di 1 dB e di volere un margine M=8 dB calcolare:
· il guadagno G delle antenne e l'EIRP in dBm
[G= 38,7 dB EIRP=68,7 dBm]
· il livello di potenza in ingresso al ricevitore
[LPRX=-44,7 dBm]
· l'altezza a cui vanno poste le antenne (supposta uguale) in un ambiente privo di ostacoli.
[h= almeno 6 m circa]
(n. 25 pag. 205)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9. In un collegamento radio a f=430MHz il trasmettitore ha una potenza disponibile P d=10W ed è collegato ad un' antenna
Yagi con guadano G=7 dBi tramite un cavo coassiale che alla frequenza di lavoro presenta una attenuazione di A F=4 dB.
Il sistema ricevente è a 30 Km ed è dotato della stessa antenna e dello stesso cavo del sistema trasmittente.
Determinare:
· l'EIRP in dBm e il livello di potenza LPRX in ingresso al ricevitore
[EIRP= 43 dBm LPRX=-68,7 dBm]
· la sensibilità del ricevitore SRX se si desidera avere un margine M= 8 dB
[SRX=-76,7 dBm]
(n. 26 pag. 205)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10. Un ponte radio collega due punti a 25 Km e lavora ad una frequenza di 11GHz. Il trasmettitore ha una antenna
parabolica con diametro 70 cm ed è collegata al trasmettitore, con potenza da 1W, tramite un feeder con attenuazione 3
dB. Considerando 1 dB di attenuazione supplementare e 8 dB di margine determinare:
· l'EIRP in dBm
· l''attenuazione di spazio libero Asl
· il guadagno G e il diametro Da dell'antenna per avere al ricevitore un livello di potenza paria a L PRX=-55 dBm
[EIRP= 63,3 dBm; Asl= 141,3 dB; G=35 dB Da= 70 cm circa] (n. 27 pag. 205)
11. Una stazione radio FM è costituita da un trasmettitore con potenza disponibile P d=100W, un cavo coassiale di 20m
che alla frequenza di segnale presenta una attenuazione di 10 dB/100m, ed un'antenna con guadagno G=5 dBi.
Determinare:
· l'EIRP che caratterizza l'impianto radio
· il campo elettrico (E) e la densità di potenza (S) che si hanno nella direzione di massimo irraggiamento a 1Km
· la minima distanza (dmin) a cui andrebbe posto l'impianto radio da una abitazione affinché siano rispettati i limiti di legge
(pag. 149) [EIRP=23 dBW; E=77,5 mV/m S=16 μW/m2; dmin=13m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12. In un sistema di trasmissione radio si fornisce al connettore dell'antenna una segnale di potenza (P IN) pari a 50W; a
100 metri dall'antenna trasmittente nella direzione di massimo irraggiamento si misura un campo elettrico (E) di 0,55V/m.
Determinare il guadagno G dell'antenna in dBi (cioè prendendo come riferimento un'antenna isotropica) e in dBd (cioè
prendendo come riferimento un'antenna costituita da un dipolo in λ/2). (pag. 170) [G[dBi]=3,05 dBi G[dBd]=0,90 dBd]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13. Si vogliono valutare le prestazioni di un'antenna usando:
- in trasmissione un'antenna campione costituita da un dipolo in λ/2 alimentata con potenza di 1W
- in ricezione due antenne: quella sotto esame e da un'altra antenna campione sempre costituita da un dipolo a λ/2
poste entrambi a 100m di distanza dal trasmettitore, entrambi orientate nella direzione di massimo irraggiamento.
In uscita dalla antenna sotto esame si misura una tensione (valore efficace) di 40mV, mentre in uscita dall'antenna
campione si misura una tensione di 10mV (valore efficace).
Determinare:
· l'EIRP del sistema trasmittente
· l'intensità del campo elettrico (E)
che giunge sulle antenne riceventi
· il guadagno (G) dell'antenna
espresso in dBd ed in dBi
(pag. 170) [EIRP=2,15 dBW; E=70 mV/m; G[dBd]=12,04 dBd G[dBi]=14,19 dBi]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------14. Un'antenna a dipolo in λ/2 tipo SD27 (prodotta da Sirio Antenne) opera nella gamma di frequenze da 26MHz a
28MHz. Considerando un fattore di velocità dell'antenna pari a 0,98 determinare la lunghezza totale dell'antenna stessa.
(pag. 182) [lunghezza=5,41m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------15. Un sistema di antenna per il DCS 1800 (Digital Cellular System, operante a 1800MHz) ha le seguenti caratteristiche:
- guadagno dell'antenna nel piano orizzontale G=18,5dBi
- un trasmettitore di potenza pari a PTX=64W
- attenuazione totale fra trasmettitori e antenna AF=6dB
- angolo di apertura di 65o.
Determinare:
· il campo elettrico (Emax) che si ha a 30 metri dall'antenna nella direzione di massimo irraggiamento
· il campo elettrico (E) che si ha alla stessa distanza ma spostandosi di 32,5 o
Che considerazioni si possono vare sui valori ottenuti?
(pag. 182) [Emax=6,11 V/m; E=4,32 V/m]
16. Calcolare il guadagno (G) e l'angolo di apertura (θ) di una parabola avente diametro Da=60 cm quando la frequenza
di lavoro è pari a 2,45 Ghz e quando è pari a 5,5 Ghz; si supponga un'efficienza del 55%.
(pag. 189) [G=21,1dB con θ=13,3o; G=28,2dB con θ=6,4o]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------17. Calcolare il diametro (Da) che deve un'antenna parabolica con efficienza del 65% per fornire un guadagno di 35dB
quando la frequenza del segnale a i seguenti valori: 6 GHz, 12 GHz, GHz.
(pag. 190) [Da=1,1 m, Da=0,56 m, Da=0,37 m]
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------18. Un sistema di rice-trasmissione radio ha le seguenti caratteristiche:
Sistema di trasmissione
- potenza fornita dal trasmettitore PTX=1 W con frequenza del segnale pari a f=440 MHz
- feeder costituito da cavo coassiale lungo 10m con attenuazione di 15 dB/100m alla frequenza di 400 Mhz
- è presente un duplexer con attenuazione pari 1 dB
- l'antenna è di tipo Yagi con guadagno di 7 dBi
Collegamento radio
- distanza tra i punti da collegare 10 Km
- attenuazione supplementare dovuta all'ambiente 1 dB
- margine di guadagno richiesto MF = 8 dB
Sistema di ricezione
- antenna Yagi con guadagno di 7 dBi
- feeder costituito da cavo coassiale lungo 10m con attenuazione di 15 dB/100m alla frequenza di 400 Mhz
- è presente un duplexer con attenuazione pari 1 dB
- ricevitore con sensibilità (SRX) di -80dBm
–
Calcolare:
· l'attenuazione del feeder (AF) comprensiva anche del duplexer in trasmissione
· il livello di potenza del trasmettitore (LPTX) e l'EIRP in dBm
· l'attenuazione dello spazio libero (Asl) e del collegamento (Acoll) radio (*)
· l'attenuazione del feeder (AF) comprensiva anche del duplexer in ricezione
· il livello di potenza (LPRX ) in ingresso al ricevitore
Il sistema è correttamente dimensionato?
[AF= 2,57 dB]
[LPTX =30 dBm, EIRP=34,4 dBm]
[Asl= 105,4 dB, Acoll=114,4 dB]
[AF=come in trasmissione]
[LPRX =-75,5 dBm]
[sì, perché LPRX > SRX]
(pag. 200)
(*) comprendente anche il marine di guadagno richiesto
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------19. Calcolare il guadagno (GR) ed il diametro (Da) di un'antenna parabolica ricevente TV satellitare con i seguenti dati:
- satellite in orbita geostazionaria (36.000Km dalla superficie terrestre) che irradia un segnale con frequenza 11,219GHz
e un EIRP, al centro della zona di copertura, pari a 53 dBW
- attenuazione supplementare per assorbimento atmosferico di 0,5 dB
- margine di link pari a 3 dB per tener conto dell'attenuazione che la pioggia può causare
- si richiede un livello di segnale fornito in uscita dall'antenna non inferiore a -92 dBm (supporre un'efficienza del 65%).
(traccia: calcolare l'attenuazione dello spazio libero Asl, aggiungere l'attenuazione supplementare e il margine per ottenere l'attenuazione del
colleamento Acolleg, calcolare il guadagno GR dell'antenna dal link budget, risalire dal guadagno al diametro Da)
(pag. 202) [Asl=204,6 dB, Acolleg= 208,1 dB, => GR=33,1 dB, Da= 50 cm circa]
4AT - QUESITI SULLA TRASMISSIONE RADIO (cap. 4)
1. Definire sinteticamente un sistema di telecomunicazione via radio (pag. 137)
2. Cos'è un'onda elettromagnetica? I campi elettrico e magnetico si possono separare? (pag. 139)
3. Disegnare un'onda elettromagnetica indicando la direzione reciproca di E e B (pag. 139)
4. Cosa si intende per polarizzazione di un'onda elettromagnetica? Quanti tipi di polarizzazione sono possibili? (pag. 140)
5. Quali sono i parametri con cui si valuta l'entità del campo elettromagnetico? (pag. 142)
6. Cos'è la sensibilità di un ricevitore? (pag. 143)
7. Cosa si intende per 'spazio libero'? Cos'è un'antenna isotropica? (pag. 143)
8. Quanto vale l'impedenza caratter. dello spazio libero? Che significato e che legame ha con E ed S? (pag. 143-144)
9. Data un'antenna isotropica, come si calcolano densità di potenza e campo elettrico ad una certa distanza? (pag. 145)
10. Cos'è l'attenuazione dello spazio libero e come si calcola? (pag. 146)
11. Dare la definizione di EIRP dopo aver indicato il significato dell'acronimo (pag. 147)
12. Come si calcola l' EIRP di un sistema radio reale? (pag. 148)
13. Quali sono i valori di 'inquinamento elettromagnetico' massimi ammessi dalle normative internazionali? (pag. 149)
14. Spiegare cosa sono l'assorbimento e l'attenuazione supplementare e quali ne sono le cause (pag. 151-152)
15. Cosa avviene quando un'onda elettromagnetica ad alta frequenza incontra una superficie metallica? (pag. 152-153)
16. Che effetto hanno rifrazione e diffrazione su un'onda elettromagnetica? (pag. 154 e 156)
17. Indicare l'ordine di grandezza delle lunghezza d'onda radio; quando sono considerate 'microonde'? (pag. 157)
18. Come si propagano le onde radio? Cos'è il 'fading'? (pag. 159 e 161)
19. Cos'è il diagramma di radiazione di un'antenna? (pag. 166)
20. Cos'è il guadagno di un'antenna rispetto all'antenna isotropica e cosa esprime? (pag. 168)
21. Cos'è il guadagno rispetto all'antenna costituita da un dipolo in λ/2? (pag. 169-170)
22. Cos'è la banda di un'antenna lineare? E la resistenza di antenna? E il rendimento di un'antenna? (pag. 173)
23. Quali sono i principali tipi di antenne? (pag. 176-179 e 183) Qual è lo scopo di 'caricare' un'antenna? (pag. 180)
24. Cosa significa che un'antenna è direttiva? (pag. 181) Cos'è l'angolo di apertura a 3dB? (pag. 182)
25. Come è realizzata e quando si usa un'antenna parabolica? (pag. 187)
26. Come si calcola il guadagno di un antenna parabolica? Che apertura a 3dB ha un'antenna parabolica (pag. 189)
27. Quali sono i componenti di un sistema per ricezione TV satellitare (DVB-S) e che funzione hanno? (pag. 189-190)
28. Come si propagano le onde elettromagnetiche a frequenze elevate? (pag. 192)
29. Cos'è l'orizzonte radio di un'antenna trasmittente? (pag. 194)
30. In un sistema di trasmissione radio, qual è la massima distanza a cui si possono mettere due antenne? (pag. 194)
31. Le perdite per diffrazione (prima zona di Fresnel) cosa sono? Come si evitano? (pa. 195)
32. Come si valuta il livello di potenza in ricezione in un sistema radio? (pag. 197-200)