ANT022808 2023 1 AULA11

Lista de Exercício para AT2

Parte 1 - Redes de Antenas

1. O que são os conjuntos de antenas?
2. Explique o princípio de multiplicação de diagramas.
3. Quais os mecanismos de controle que podem ser usados para dar forma ao diagrama total da antena?
4. Para conjuntos colineares como podemos classificar os conjuntos de antenas segundo o formato e o fator de conjunto?
5. Num conjuntos de antenas como pode ser feita a excitação dos seus elementos?
6. O que é e para que serve um fator de conjunto colinear FC (AF)?
7. O que é e como funciona um fator de conjunto multidimensional?

Parte 2 - Radio Propagação e Antena Receptora

1. Qual o objetivo do estudo de radiopropagação?
2. O que são bandas licenciadas e não licenciadas?
3. Quais são os principais parâmetros de antenas no modo recepção?
4. O que é o comprimento efetivo da antena ou altura efetiva h?
5. Explique o que é o fator de antena K de uma antena?
6. Quando que ocorre a máxima potência recebida P_rm?
7. Defina máxima abertura da antena ou área efetiva máxima A_em.
8. O que é eficiência de radiação e_r?
9. Uma antena parabólica de 60cm de diâmetro possui uma eficiência de abertura de 70%. Calcule quanto é a potência disponível na carga se uma onda incide com uma intensidade de campo elétrico de 2,5 [V/m]. Assuma casamento de impedância e de polarização.
10. Quais as causas dos ruídos em radioenlaces?
11. O que é temperatura da antena?
12. Qual a relação entre portadora e o ruído?

Parte 3 - Radio Enlace

1. O que é um radioenlace?
2. O que é necessário se levar em consideração para o sucesso num cálculo de radioenlace?
3. Quais considerações devem ser tomadas para o cálculo de um radioenlace no espaço livre?
4. O que é EIRP?
5. O que relaciona e para que serve a equação de Friss?
6. Uma antena refletora parabólica, cuja abertura circular tem 3,66m de diâmetro, tem abertura efetiva com área de 6,30m². Calcule o ganho em dB, em 11,7 GHz.
7. A área da abertura efetiva de uma antena refletora parabólica com 1,22m de diâmetro é 55% da área da abertura física. Calcula o ganho em dB , em 20 GHz.
8. Calcule o ganho em dB de antenas de abertura circular com diâmetro de 0,3m e 70% de eficiência de abertura em 5, 10 e 20 GHz. Esse problema aproxima o desempenho de uma pequena antena de terminal de satélite nas faixas de frequência comumente utilizadas e quantifica a dependência do ganho com a frequência, para dimensões fixas da abertura.
9. Um transmissor de VHF de 150 MHz entrega 20W a uma antena com 10 dB de ganho. Calculem, em W, a potência disponível de uma antena receptora de 3dB de ganho que está 50km de distância.
10. Uma estação de radiodifusão FM tem um sistema de antena com ganho de 2dB e transmissor com 100kW de potência. Calcule a potência efetiva isotropicamente radiada em kW.
11. Um sistema de comunicação opera em 250MHz e tem o receptor a 1,5km do transmissor. A antena transmissora é uma Yagi-Uda com ganho GT=25 e antena receptora é um dipolo de meia onda (GR=1,64). A potência transmitida é de 750mW e as antenas estão alinhadas para a máxima recepção. Calcular a potência recebida pelo dipolo.
12. Dois transceptores separados de 16km operam em 2,5GHz. As antenas transmissora e receptora são idênticas, a potência na saída dos transceptores é de 200mW e o limiar de recepção é de -105dBm. A atenuação nos conectores e cabos que conectam os transceptores com as antenas, já incluídos os lados Tx e Rx, é de 15dB e a margem mínima é de 30dB. Supondo que o enlace seja em espaço livre, calcular o ganho mínimo das antenas de forma que o sistema opere adequadamente.

Parte 4 - Mecanismos de Propagação

1. Quais os tipos de radioenlaces de comunicação sem fio existentes?
2. O que é radioenlace tipo broadcasting?
3. Cite exemplos de radioenlaces ponto-a-ponto.
4. Quais os principais fenômenos em propagação de ondas de rádio?
5. Todo fenômeno de propagação tem efeito destrutivo do sinal das ondas de rádio?
6. Para que servem os modelos de cálculo de enlace?
7. O que é desvanecimento fading?
8. Qual a classificação de ondas de rádio segundo o caminho de propagação?
9. Explique as características gerais segundo a faixa de frequência:
   1. VLF - LF (3 - 300kHz)
   2. MF (300kHz - 3MHz)
   3. HF (3 - 30MHz)
   4. VHF (30 - 300MHz)
   5. UHF (300MHz -3GHz)
   6. SHF (3GHz - 300GHz)
10. Em um radioenlace ponto a ponto, se verifica que as perdas devido à propagação de espaço livre representam 120dB. Se a antena transmissora recebe uma potência de 3dBW e a sensibilidade do receptor é de -100 dBm, calcule:
    1. quanto é o custo do radioenlace considerando uma margem de desvanecimento de 30dB.
    2. quanto é a atenuação máxima tolerável devido a mecanismos de propagação sabendo que as antenas são iguais e de ganho 25 dBi e que as perdas no sistema de recepção chegam a 3dB?
11. Em relação ao espalhamento e absorção, a atenuação no ar (troposfera) é causada principalmente devido ao quê?
12. Qual o principal motivo do desvanecimento em relação ao espalhamento e absorção?
13. Para uma parede tradicional qual a relação entre atenuação e frequência?
14. Qual o princípio de Huygens?
15. O que são as zonas de Fresnel?
16. Calcule os raios das duas primeiras zonas de Fresnel no ponto médio entre duas antenas de igual altura e distância entre elas de 2km, considerando duas frequências de operação, de (a) 100MHz, (b) 1GHz e (c) 10GHz.
17. Quais os cenários de obstruções em radioenlaces?
18. O que é o parâmetro de difração de Fresnel-Kirchoff?
19. Considerando o modelo de obstrução de tipo gume de faca, considere duas antenas de altura de 15m se encontram a uma distância de 5km e operação com uma frequência de portadora de 1,50 GHz. Considere um obstáculo de 20 metros de altura a 6km da antena transmissora. Calcule (a) o quanto a porção do obstáculo que penetra a primeira zona Fresnel representa do raio dela; (b) o parâmetro de difração de Fresnel-Kirchoff; (c) repita os cálculos se as antenas forem posicionadas 10m mais alto.
20. Caso um obstáculo que tange a linha de visada direta ( 𝛼 = 0; 𝜈 = 0) qual a atenuação em dB?
21. Qual o critério de desobstrução de radioenlace?

---