NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON



Like dokumenter
EKSAMEN I EMNE SIE4015 BØLGEFORPLANTNING EKSAMEN I FAG BØLGEFORPLANTNING LØRDAG/LAURDAG 19. MAI 2001 TID: KL

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4130 Bølgeforplanting

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS Elektromagnetisme Fredag 31. august 2012 Kl 09:00 13:00 adm. Bygget, rom B154

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Bølgeledere. Figur 1: Eksempler på bølgeledere. (a) parallell to-leder (b) koaksial (c) hul rektangulær (d) hul sirkulær (e) hul, generell form

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Elektronikk. Sammenkoplingsteknologi. Elektronikk Knut Harald Nygaard 1

Fjæra i a) kobles sammen med massen m = 100 [kg] og et dempeledd med dempningskoeffisient b til en harmonisk oscillator.

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne Rottmann: Matematisk Formelsamling A.T. Surenovna: Norsk russisk ordbok

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 11. Veiledning: november.

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

UNIVERSITETET I OSLO

Øvelsen går ut på å bestemme lydhastiheten i luft ved å undersøke stående bølger i et rør. Figur 2.1: Kundts rør med lydkilde og lydmåler.

Kondensator - Capacitor. Kondensator - en komponent som kan lagre elektrisk ladning. Symbol. Kapasitet, C = 1volt

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 6. aug 2004 Tid. Kl

Universitetet i Stavanger Institutt for petroleumsteknologi

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 2. august 2003 kl

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf BOKMÅL. EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Fredag 01. mars Tid: Kl 09:00 13:00. Administrasjonsbygget B154

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

UNIVERSITETET I OSLO

Universitet i Bergen. Eksamen i emnet MAT121 - Lineær algebra

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

Denne ligninga beskriver en udempet harmonisk oscillator. Torsjons-svingning. En stav er festet midt på en tråd som er festet i begge ender.

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Lørdag 5. juni Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

PCB-antenner for 868 MHz

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

TFE4101 Vår Løsningsforslag Øving 3. 1 Teorispørsmål. (20 poeng)

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Avdeling for ingeniørutdanning

Analyse av kommunikasjon mellom sensorer i system for gass- og flammedeteksjon.

NORGES TEKNISKNATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK. Fredag 9. desember 2005 Tid: kl

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100

Enkel introduksjon til kvantemekanikken

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

To sider med formler blir delt ut i eksamenslokalet. Denne formelsamlingen finnes også på første side i oppgavesettet.

a) Z =ˆν/ˆp b) Z =ˆp/ˆν c) Z =ˆν ˆp ν = 1 p

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Fakultet for naturvitenskap og teknologi. EKSAMEN I KJ 2050, GRUNNKURS I ANALYTISK KJEMI (7,5 sp) Fredag 21. desember 2012 kl

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, Aud.max. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

LF til KRETSDELEN AV Eksamen i TFE4101 Kretsteknikk og digitalteknikk

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

INF L4: Utfordringer ved RF kretsdesign

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMEN VÅREN 2007 SENSORTEORI. Klasse OM2

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

Løsningsforslag AA6526 Matematikk 3MX Privatister 3. mai eksamensoppgaver.org

Norges teknisk-naturvitenskapelig universitet Institutt for fysikk, NTNU

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002 GENERELL FYSIKK II Onsdag 8. desember 2004 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika. Van de Graaff generator. Kap Van de Graaff-generator i Gamle fysikk, 1952

F. Impulser og krefter i fluidstrøm

Frankering og computer-nettverk

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMEN I FAG SIF 4014 FYSIKK 3 Onsdag 13. desember 2000 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

DEL 1 Uten hjelpemidler

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

Løsningsforslag til øving 6

FAG: Fysikk FYS118 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1001

EKSAMEN I EMNE TKT4122 MEKANIKK 2

HØGSKOLEN I STAVANGER

Øving 13. Induksjon. Forskyvningsstrøm. Vekselstrømskretser.

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

Lokalisering av rørledninger

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s og kap. 16, s.

Transkript:

Side 1 av 7 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON Faglig kontakt under eksamen: Navn: Helge E. Engan Tlf.: 94420 EKSAMEN I EMNE TFE4130 BØLGEFORPLANTNING FREDAG 28. MAI 2004 TID: KL 0900-1400 Sensur: Senest 21. juni. Hjelpemidler: D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Side 2 av 7 Oppgave 1 z a b r Fig. 1. Det er gitt en tapsfri koaksiallinje som vist i Fig. 1. Det dielektriske materiale mellom innerog ytterleder er vakuum med permittivitet ε 0 og permeabilitet µ 0. Tykkelsen på de ideelle lederne er neglisjerbar. Vi ser bort fra endeeffekter som skyldes at linjen har en endelig lengde. 1. Oppgi de grensebetingelser som gjelder for det elektriske felt E r og det magnetiske felt H r ved ledernes overflater. 2. Anta statiske forhold i koaksiallinjen. Vi antar at innerlederens spenning V er positiv i forhold til ytterlederen og at strømmen I gjennom innerlederen går i positiv z-retning. Skisser de elektriske og magnetiske feltlinjer i et tverrsnitt, med retningsangivelser. 3. Beregn elektrisk og magnetisk felt i dette tverrsnittet. 4. Definer Poyntings vektor uttrykt ved E r og H r. Bestem retning og størrelse som funksjon av radien r når V og I er gitt. Vis at Poyntings vektor integrert over tverrsnittet gir det vanlige uttrykket for effekttransport langs linjen uttrykt ved V og I.

Side 3 av 7 5. Anta at linjen i den ene enden (for z = 0) mates med en harmonisk varierende spenning V ˆg fra en generator slik at det blir en ren foroverbølge som forplantes i linjen, dvs at bølgen forplanter seg i positiv z-retning. Linjen er oppgitt å ha en reell karakteristisk impedans Z 0, og generatoren har en indre motstand R g = ½ Z 0, se Fig. 2. I visernotasjon kan den lokale spenningsverdien av denne bølgen skrives ˆ ˆ j z V1( z) = V0e β der vinkelbølgetallet β er en reell størrelse. Finn V ) 0 når V ˆg er gitt. 6. I den andre enden har linjen en last Z L. Hvilken verdi må lastimpedansen ha for at det ikke skal være noen refleksjon fra denne enden slik det ble antatt i forrige pkt? 7. Lastimpedansen har fått verdien Z L = 2 Z 0. Det er mulig å oppnå refleksjonsfrihet ved å sette inn en annen transmisjonslinje mellom den opprinnelige linjen og lasten. Generatorspenningen V ˆg har en frekvens f = 10 9 Hz og linjens karakteristiske impedans Z 0 = 50 Ω. Hvilken lengde L 1 og karakteristisk impedans Z 1 må denne innskutte linjen ha når den er en koaksiallinje med luft (vakuum) som dielektrikum, og lyshastigheten i vakuum er c = 3*10 8 m/s? z Vˆg R g Z 0 Z L Fig. 2. Oppgave 2 1. En elektromagnetisk plan bølge som forplanter seg langs z-aksen kan beskrives ved det elektriske feltet. På visernotasjon er dette feltet oppgitt til å være rˆ ( ) γz jϕr E z = E e e a s 0 x (1) der E 0 er en reell skalar, φ er en fasefaktor og γ = α + jβ er en kompleks forplantningskonstant. De reelle størrelsene α og β er gitt av vinkelfrekvensen ω og materialparametrene. Sett opp et uttrykk for det instantane (fysiske) elektriske feltet. 2. Forplantningskonstanten γ kan i et generelt tilfelle skrives

Side 4 av 7 σ γ = jω µε 1+ (2) jωε der σ, µ og ε er reelle størrelser. Med utgangspunt i dette uttrykket, oppgi kriterier for når vi har a) en god leder, b) et dielektrikum med små tap. 1 2 3. Anta at materialet er en god leder. Vis at dempningskonstanten α og vinkelbølgetallet β i dette tilfellet kan skrives ωµσ α = β. (3) 2 4. Vi tenker oss at fra z = 0 sendes det ut en kort planbølge-puls langs z-aksen på denne linjen. Vil pulsen endre form under forplantningen? Svaret grunngis. Oppgave 3 Til hvert av de 8 spørsmålene som er stilt nedenfor, er det foreslått 3 svar. Oppgi hvilket svar du mener er best dekkende for hvert spørsmål. Svarene, som ikke skal begrunnes, avgis i skjemaet på siste side. Denne siden rives fra og leveres inn som del av besvarelsen. Hvert riktig svar gir 4 poeng, galt svar gir 2 poeng, mens ikke avgitt svar gir 0 poeng. 1. I en luftfylt, hul rektangulær bølgeleder av ideelt ledende metall forplantes det en modus med fasehastighet u p > c der c er lyshastigheten i luft. Hva kan man da si om gruppehastigheten u g for den samme modus? a) u g < c, b) u g = c, c) u g > c. 2. Det antas en harmonisk akustisk planbølge der trykk ˆp og partikkelhastighet ˆv er gitt. På samme måte som for en elektromagnetisk bølge kan en her innføre en akustisk impedans. Hvilken definisjon på akustisk impedans ville du bruke? a) Z ˆˆ s = pv, pˆ b) Zs =, vˆ 1 c) Z s = pv ˆˆ 3. En radar har felles antenne for sending og mottaking. For et bestemt mål er rekkevidden R max bestemt av det minste signalet som kan detekteres, S min. For å øke rekkevidden

Side 5 av 7 bestemmer en seg for å øke sendereffekten med en faktor 10. Hvilken faktor (tilnærmet) vil R max øke med når S min og målet er de samme som før? a) 1,77, b) 3,16, c) 10. 4. Hvis vi sammenligner halvbølgedipoler for forskjellige frekvenser, hvordan vil strålingsresistansen R rad variere med frekvensen? a) R rad øker med økende frekvens, b) R rad er konstant som funksjon av frekvensen, c) R rad avtar med økende frekvens. 5. En ligning for beregning av lydforplantning i en gass lyder v p = ρ r 0 t. Hva uttrykker denne ligningen? a): Tilstandsligningen for gasser, b): Newtons bevegelsesligning, c): ligning for akustisk impedans. 6. Et signal som forplantes på en transmisjonslinje i z-retning, er beskrevet av ( ˆ j t z V(,) z t = ReV0e ω γ ), der vi kan skrive γ = α + jβ. Hvis vi vil ha en distorsjonsfri linje, angi hvilket alternativ som er et nødvendig og tilstrekkelig krav: a): α er uavhengig av frekvensen, b): β er proporsjonal med frekvensen, c): begge kravene under a) og b) må være oppfylt. 7. En rund tallerkenantenne brukes ved 1 GHz der den har en antennevinning på 40 db. Anta at det effektive areal A e er lik arealet av antennetverrsnittet sett forfra. Hvis den samme antennen skulle brukes ved 2 GHz, hvor stor kan en vente at antennevinningen vil bli da? a): 46 db, b): 40 db, c): 34 db. 8. Hvilken av følgende bølgetyper har en magnetisk feltkomponent i forplantningsretningen? a) TEM, b) TE, c) TM.

Side 6 av 7

Side 7 av 7 EMNE TFE4130 BØLGEFORPLANTNING STUDENTNR.:... FAKULTET :... Svarkupong. Merk med kryss i de aktuelle rutene. Kun ett kryss for hvert spørsmål. Spørsmål nr Alt. a) Alt. b) Alt. c) 1 2 3 4 5 6 7 8