Problema 1 [5.0 valores] I. Uma linha de transmissão com

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Problema 1 [5.0 valores] I. Uma linha de transmissão com"

Mafalda Arantes Angelim
6 Há anos
Visualizações:

Propagação e Radiação de Ondas Electromagnéticas Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Ano Lectivo 2016/2017, 2º Semestre Exame, 23 de Junho de 2017 Notas 1) O teste tem a duração

1 Propagação e Radiação de Ondas Electromagnéticas Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Ano Lectivo 2016/2017, 2º Semestre Exame, 23 de Junho de 2017 Notas 1) O teste tem a duração de 3 horas. 2) É autorizada apenas a consulta de um formulário de até 3 páginas sem texto nem gráficos. 3) Resolva os problemas em folhas separadas. Problema 1 [5.0 valores] I. Uma linha de transmissão com impedância característica Z 03 =100Ω é usada para alimentar duas cargas resistivas R 1 =300Ω e R 2 =200Ω. Suponha que as impedâncias características das linhas 1 e 2 são Z01 50, Z02 100, e que os seus A comprimentos são l 1 1 /2 e l /4, 2 2 respectivamente. (a) [1.5] Determine a impedância na entrada da linha 1 e a impedância na entrada da linha 2. (b) [1.0] Calcule o coeficiente de onda estacionária na linha com impedância característica Z 03. II. Use a carta de Smith nas alíneas c) e e) e suponha que a velocidade de propagação em todas as linhas é idêntica à velocidade de propagação da luz no vácuo. Considere uma linha de transmissão sem perdas alimentada por um gerador com frequência de oscilação de f=3mhz e terminada por uma carga com impedância de 100 j100. A impedância característica da linha é de 100Ω. (c) [1.5] Determine o ponto mais próximo da carga onde a impedância da linha é real. Indique o valor da distância à carga em metros. (d) [1.0] Projecte uma solução baseada num transformador de um quarto de comprimento de onda que assegure que a linha (adjacente ao gerador) é operada sem reflexões. O transformador deve ser introduzido no ponto determinado na alínea anterior. Problema 2 [5.0 valores] I. (a) [1.5] Considere um guia de ondas metálico oco preenchido com ar e de secção rectangular a b com a 2cm e b 1.5cm. Determine o intervalo de frequências onde apenas se pode propagar um único modo no guia. 1

2 (b) [1.5] Um guia metálico oco operado no corte pode ser utilizado como um atenuador de campo. Para a frequência de 1GHz diga qual o comprimento do guia oco para se ter uma atenuação de campo (do modo fundamental) de 40dB. II. (c) [1.0] Considere uma fibra óptica monomodal caracterizada pelo parâmetro de dispersão cromática (ou material) de M 10ps/ km nm. Determine o ritmo de transmissão máximo para uma ligação de 10km. Suponha que a fonte óptica é caracterizada por uma largura de linha espectral de 1nm. (d) [1.0] Explique a origem da dispersão cromática do vidro (sílica), e indique as suas consequências quando a luz atravessa um prisma de vidro. Problema 3 [5.5 valores] I. Considere uma espira circular de raio a = 5 cm, assente no plano xy. Esta antena é utilizada a uma frequência f = 100 MHz e é constituída por um fio de cobre com resistência por unidade de comprimento R = 0.1 Ω m -1. a) [1.5] Calcule o rendimento e o ganho da antena. b) [1.5] Determine a corrente a fornecer a antena para produzir um campo elétrico com uma amplitude de E = 10 mv m -1, a 1 km de distância, segundo a direcção do máximo de radiação. II. Considere, agora, um agregado longitudinal constituído por três espiras idênticas dispostas ao longo do eixo y, alimentadas com correntes de igual amplitude, e distanciadas entre si de d = 1.5 m. c) [1.5] Esboce o diagrama de radiação do agregado nos planos xy e yz. d) [1.0] Calcule o ganho do agregado, desprezando a interação entre antenas. Problema 4 [4.5 valores] Considere a montagem da figura, semelhante à do trabalho laboratorial (T3). A antena de emissão é uma corneta piramidal (sendo o plano H o plano (x C, z C )) com dimensão linear máxima na abertura de 12 cm, e na recepção utiliza-se um dipolo de meia-onda montado na transição coaxial-guia (TCG), com o seu centro coincidente com a origem do sistema de coordenadas locais (x D, y D, z D ). As experiências são conduzidas a 9 GHz. 2

3 Legenda: G-Gerador; MP-Medidor de potência; TE-termístor/medidor de potência; I-isolador; TCG-Transição coaxial/guia; C-corneta; D-dipolo (a) [1.5] Inicialmente, o dipolo encontra-se paralelo ao eixo z D. Quando a distância entre os referenciais (CD) é de 60cm mede-se em MP uma potência de 1 W. Admita agora que a distância é alterada para 120cm. Pode afirmar que que a potência recebida em MP é de 0.25 W? (justifique). (b) [2.0] Considere agora o dipolo no plano (y D, z D ), orientado segundo um ângulo de 30º com o eixo y D. Justifique como varia a potência recebida relativamente ao valor observado em a). (c) [1.0] Nas condições de a) imprimiu-se uma rotação D a toda a estrutura de recepção, dipolo troço de guia e medidor de potência, e verificou-se que o valor observado em MP foi diferente. Em seu entender, a que se deve este facto? 3

4 4

5 Aluno Nº:. Nome: 5

Documentos relacionados

0.5 dbkm e coeficiente de dispersão cromática

0.5 dbkm e coeficiente de dispersão cromática Propagação e Radiação de Ondas Electromagnéticas Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Ano Lectivo 2015/2016, 2º Semestre 2º Teste, 23 de Maio de 2016 Notas 1) O teste tem a duração de