" תמסורת גלים ומערכות מפולגות " בחינה בקורס

Transcription

" תמסורת גלים ומערכות מפולגות " בחינה בקורס
‫בחינה בקורס "תמסורת גלים ומערכות מפולגות"‪ ,‬מועד א'‪ ,‬סמסטר ב'‪ ,‬תשע"ג‬
‫הפקולטה להנדסה‬
‫הפקולטה להנדסה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‬
‫אוניברסיטת תל אביב‬
‫בחינה בקורס "תמסורת גלים ומערכות מפולגות"‬
‫מתרגל‪ :‬מר עמית מעוז‬
‫מרצה‪ :‬פרופ' אליהו ג'רבי‪,‬‬
‫מועד ג'‪ ,‬תשע"ג (‪)81/81/8/‬‬
‫הנחיות‬
‫‪ ‬משך הבחינה ‪ /‬שעות‪ ,‬ללא הארכה‪.‬‬
‫‪ ‬הבחינה נערכת ללא חומר עזר‪ .‬מותר שימוש בדף נוסחאות אישי (שני דפי ‪ A4‬מהודקים‬
‫עליהם רשום שם התלמיד‪/‬ה)‪ ,‬במחשבון מדעי פשוט ובמחוגה‪.‬‬
‫‪ ‬ניתן להניח הנחות סבירות במידת הצורך‪.‬‬
‫(‪)52%‬‬
‫שאלה מס' ‪1‬‬
‫נתונה רשת מפולגת ומקור מתח המזין אותה‪ ,‬כמתואר באיור ‪.8‬‬
‫כל קווי התמסורת בעלי עכבה אופיינית ‪ . Z c  50 Ω‬נתון‪Z L3  25 Ω , Z L 2  65.58 Ω :‬‬
‫אורכי קווי התמסורת מס' ‪ 5‬ו‪ / -‬הם‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪, l2 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪8‬‬
‫‪ l3 ‬בהתאמה‪.‬‬
‫מקור המתח בעל משרעת ‪ , VG  10 V‬תדר עבודה ‪ 1.273 GHz‬והתנגדות מוצא ‪. ZG  50 Ω‬‬
‫א‪ .‬יש לקבוע את ערך הקיבול ‪ C‬של הקבל ואת האימפדנס האופייני ‪ ZT‬של שנאי רבע אורך‬
‫הגל‪ ,‬כך שיתקבל תיאום בכניסה לשנאי‪.‬‬
‫(‪)81%‬‬
‫ב‪ .‬מחליפים את הקבל ביתד מקוצרת בעלת עכבה אופיינית ‪ , Zc  50 Ω‬המוצבת בחיבור‬
‫מקבילי‪ .‬יש לקבוע את אורך היתד כך שהתיאום יישמר‪ .‬ניתן לרשום את התשובה במונחי‬
‫(‪)2%‬‬
‫אורך גל‪.‬‬
‫ג‪ .‬מהו ההספק הנצרך על‪-‬ידי כל אחד מהעומסים?‬
‫(‪)2%‬‬
‫ד‪ .‬האם ניתן‪ ,‬בעזרת מספר שנאי רבע אורך גל‪ ,‬ליצור מצב בו ההספק הנצרך על‪-‬ידי כל אחד‬
‫משני העומסים יהיה שווה? אם כן הסבר כיצד‪ .‬אם לא נמק מדוע לא‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫(‪)2%‬‬
‫בחינה בקורס "תמסורת גלים ומערכות מפולגות"‪ ,‬מועד א'‪ ,‬סמסטר ב'‪ ,‬תשע"ג‬
‫הפקולטה להנדסה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‬
‫(‪)52%‬‬
‫שאלה מס' ‪2‬‬
‫נתון גלבו מלבני בעל הנתונים הבאים‪:‬‬
‫‪b  1.2 cm‬‬
‫‪a  2.2 cm‬‬
‫‪  0‬‬
‫‪  0‬‬
‫א‪ .‬מהם שלושת האופנים הראשונים המתפשטים בגלבו?‬
‫(‪)6%‬‬
‫ב‪ .‬מהו זמן ההתפשטות של אות בתדר ‪ f  7 GHz‬בגלבו הנתון‪ ,‬לאורך ‪? 10 m‬‬
‫(‪)6%‬‬
‫ג‪ .‬כעת ממלאים את הגלבו בחומר בעל מקדם דיאלקטרי ‪   0 2.25  j 0.0009‬‬
‫מהו תדר הקטעון בגלבו עבור אופן ‪ TE10‬כעת?‬
‫(‪)6%‬‬
‫ד‪ .‬בהמשך לסעיף ב'‪ ,‬גל בתדר מקור ‪ f  7 GHz‬מתפשט בגלבו בכיוון החיובי של ציר ‪z‬‬
‫‪V‬‬
‫נתון כי משרעת השדה החשמלי ב‪ z  2 m -‬היא‬
‫‪m‬‬
‫מניחים לוח מתכת אידיאלית בחתך הרוחב של הגלבו במישור ‪z  0 m‬‬
‫‪E0  1‬‬
‫יש לרשום ביטוי לסך ההספק המתפשט בחתך הרוחב בגלבו במישור ‪z  1 m‬‬
‫‪2‬‬
‫(‪)7%‬‬
‫בחינה בקורס "תמסורת גלים ומערכות מפולגות"‪ ,‬מועד א'‪ ,‬סמסטר ב'‪ ,‬תשע"ג‬
‫הפקולטה להנדסה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‬
‫(‪)52%‬‬
‫שאלה מס' ‪3‬‬
‫~‬
‫גל בעל שדה חשמלי נתון ‪ E x, z  0  yˆE0 sinx e  jz‬מתקדם בריק בכיוון ˆ‪  z‬ופוגע‬
‫במפתח באורך ‪ , D‬כמתואר באיור ‪:/‬‬
‫איור מס' ‪3‬‬
‫נתון‪:‬‬
‫‪2   2  k2‬‬
‫א‪ .‬יש לקבל ביטוי לשדה החשמלי הפוגע במישור המפתח ‪. z  0‬‬
‫ב‪ .‬יש לחשב את ספקטרום השדה החשמלי במישור המפתח ‪. z  0‬‬
‫(‪)2%‬‬
‫(‪)81%‬‬
‫ג‪ .‬יש לחשב את אמפליטודת השדה במרחק ‪ z‬מהמפתח‪ ,‬בתחום בו ‪ , x  z‬בהנחת שדה‬
‫(‪)81%‬‬
‫רחוק‪ .‬הסבר את התוצאה המתקבלת‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫בחינה בקורס "תמסורת גלים ומערכות מפולגות"‪ ,‬מועד א'‪ ,‬סמסטר ב'‪ ,‬תשע"ג‬
‫הפקולטה להנדסה‪ ,‬אוניברסיטת תל אביב‬
‫(‪)52%‬‬
‫שאלה מס' ‪4‬‬
‫נתונה רשת ‪ T‬של נגדים‪ , RC , RB , RA ,‬המחוברת לשני קווי תמסורת‪ ,‬כמוראה באיור ‪:4‬‬
‫נתונים ‪ Z1  Z2  50 ‬וכן ‪RC  141.8 Ω , RA  RB  8.56 Ω‬‬
‫ערכי קווי התמסורת הם ‪ l1  5 cm , Z1  50 Ω‬וכן ‪. l2  2.5 cm , Z 2  50 Ω‬‬
‫קווי התמסורת תומכים באופן ‪ TEM‬ומלאים בחומר דיאלקטרי בעל מקדם יחסי ‪.  r  9‬‬
‫תדר העבודה הוא ‪f  1 GHz‬‬
‫א‪ .‬חשב‪/‬י את מטריצת הפיזור של הרשת ביחס להדקים ‪ 8‬ו‪5. -‬‬
‫(‪)81%‬‬
‫ב‪ .‬מה מבצע ההתקן?‬
‫(‪)/%‬‬
‫ג‪ .‬מצא‪/‬י את מטריצת הפיזור בין ההדקים ‪ a‬ו‪.b-‬‬
‫(‪)6%‬‬
‫ד‪ .‬מחליפים את קווי התמסורת בקווים בעלי מקדם דיאלקטרי מרוכב‪ r  9  j 0.01 :‬‬
‫(‪)6%‬‬
‫מצא‪/‬י את מטריצת הפיזור בין ההדקים ‪ a‬ו‪ b -‬כעת‪.‬‬
‫בהצלחה !‬
‫‪4‬‬