EKSAMEN I EMNE SIE4015 BØLGEFORPLANTNING EKSAMEN I FAG 44061 BØLGEFORPLANTNING LØRDAG/LAURDAG 19. MAI 2001 TID: KL 0900-1400



Like dokumenter
NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4130 Bølgeforplanting

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

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

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

Eksamen i TFE4130 Bølgeforplantning

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK

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

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

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

Elektronikk. Sammenkoplingsteknologi. Elektronikk Knut Harald Nygaard 1

Universitetet i Stavanger Institutt for petroleumsteknologi

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

EKSAMEN I EMNE SIB 6005 GEOMATIKK-1. Torsdag 25. november 1999 Tid:

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

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

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

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

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

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 4 INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

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

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

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

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Løsningsforslag til avsluttende eksamen i AST1100, høsten 2013

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

EKSAMEN. TILLATTE HJELPEMIDLER: John Haugan: Formler og tabeller. Rottmanns formelsamling (tillatt som overgangsordning)

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

σ cosθ φ (1) Forklar kort de størrelser som inngår, deres benevning i et konsistent sett av enheter og hva J-funksjonen brukes til.

Løsning, Oppsummering av kapittel 10.

F. Impulser og krefter i fluidstrøm

EKSAMEN I SIF4018 MATEMATISK FYSIKK mandag 28. mai 2001 kl

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til øving 12

Obligatorisk innlevering 2 - MA 109

EKSAMEN I NUMERISK MATEMATIKK(TMA4215) Lørdag 20. desember 2003 Tid: 09:00 14:00, Sensur:

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

Velkommen til Eksamenskurs matematikk 2

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Enkel introduksjon til kvantemekanikken

Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I NUMERISK MATEMATIKK (TMA4215)

UNIVERSITETET I OSLO

PCB-antenner for 868 MHz

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

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Fredrikstadgruppen av NRRL, Postboks 208, 1601 Fredrikstad Kurs for radioamatører ved LA6PB

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 kl

EKSAMEN I FAG SIF4062 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 2001 Tid: Sensur faller 29.

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

41255 Elektroinstallasjoner

Eksamensoppgave i TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

NTNU Institutt for elektronikk og telekommunikasjon Akustikk

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

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

Eksamensoppgave i TKT 4124 Mekanikk 3

FYS 2150.ØVELSE 15 POLARISASJON

Transkript:

Side 1 av 8 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK Faglig/fagleg kontakt under eksamen: Navn: Helge E. Engan Tlf.: 9440 EKSAMEN I EMNE SIE4015 BØLGEFORPLANTNING EKSAMEN I FAG 44061 BØLGEFORPLANTNING LØRDAG/LAURDAG 19. MAI 001 TID: KL 0900-1400 Sensur: Senest/seinast 13. juni. Hjelpemidler: B1 - Typegodkjent kalkulator, med tomt minne, i henhold til liste utarbeidet av NTH tillatt. Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Hjelpemiddel: B1 - Typegodkjend kalkulator, med tomt minne, i samsvar med liste utarbeidd av NTH er tillaten. Ingen trykte eller handskrevne hjelpemiddel tillatne.

Side av 8 Oppgave 1 1. En transmisjonslinje med luft som dielektrikum har en reell karakteristisk impedans Z 0. Den mates med en harmonisk varierende spenning fra en generator med indre motstand R g = Z 0 som vist i Fig. 1. Generatorspenningen V har en frekvens f = 10 9 H. I den andre enden (for = 0) har linjen en last Z L = Z 0. Forover- og bakoverbølgene referert til = 0 er gitt ved viserne + V V og. Oppgi den lokale spenning V () og strøm I () i et punkt uttrykt ved disse to størrelsene samt ved Z 0. R g V Z 0 Z L Z=0 Fig. 1. '. Definer refleksjonskoeffisienten Γ ved lasten og finn fra dette Γ uttrykt ved Z 0 og Z L. Beregn så den numeriske verdi av Γ. 3. Definer standbølgeforholdet S for linjen. Finn av dette S uttrykt ved Γ. Beregn S for de oppgitte verdier. 4. Beregn posisjonene for maksimal- og minimalverdier av V () og I (). Skisser deres forløp over noen få perioder i nærheten av lasten. Finn hvor stor avstanden er mellom to nabomaksima. Oppgitte data: Lyshastigheten i vakuum (luft): c 0 = 3 10 8 m/s.

Side 3 av 8 Oppgave L θ r H φ A I() d r 0 I 0 -L Fig.. Det er gitt en halvbølgedipolantenne av lengde L med mating på midten som vist i Fig.. Med origo i sentrum av antennen er strømfordelingen langs antennen (i visernotasjon) antatt å være π I ( ) I 0 cos L = F H G I K J og den varierer harmonisk med frekvensen f = ω/π. I stor avstand vil et lite strømelement ( ) I d gi årsak til følgende magnetiske felt dh ϕ :, dh ϕ = I () d jr e j β sinθ β r 4π hvor vinkelbølgetallet β = ω/c 0 og c 0 er lyshastigheten i vakuum (luft). 1. Beregn den totale feltstyrke H ϕ fra hele antennen i punktet A. Anta at avstanden r er meget stor sammenlignet med antennens lengde L.

Side 4 av 8. Hva blir retningsfaktoren F (normalisert til 1 for maksimal feltstyrke)? Skisser retningsdiagrammet (vanlig polardiagram med H ϕ og θ som variable). 3. Finn den elektriske feltstyrke E i stor avstand fra antennen. 4. Finn et uttrykk for den (tidsmidlete) utstrålte effekt pr flateenhet i punktet A, uttrykt ved H ϕ og bølgeimpedansen η i vakuum. Sett inn r 0 = 100 km, θ = π/ og I 0 = 10 A, og beregn den effekt som faller på 1 m flate loddrett på forplantningsretningen. 5. Beregn den totalt utstrålte effekt (tidsmidlet) uttrykt ved I 0. 6. Beregn antennens strålingsresistans. Oppgitte data og formler: Bølgeimpedansen i vakuum (luft): η = 377 Ω. Lyshastigheten i vakuum (luft): c 0 = 3 10 8 m/s. π 0 cos F HG π cos x sin x I K J dx = 1, 18 jx jx jx c h c h jx cos 1 x = e + e, sin x = 1 e e j

Side 5 av 8 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. 1. En akustisk kilde S sender ut en tone med frekvens f S (målt i kildens koordinater). Denne senderen beveger seg med hastighet v rett mot en mottaker M som er i ro. Vi forutsetter at v < c der c er lydhastigheten. Hvilken frekvens f M vil måles i mottakeren? a) f M = f S (1-v/c), b) f M = f S (1+v/c), c) f M = f S (1-v/c) -1. v. En ligning for beregning av lydforplantning i en gass lyder p = ρ 0. Hva t uttrykker denne ligningen? a): Tilstandsligningen for gasser, b): Newtons bevegelsesligning, c): ligning for akustisk impedans. 3. For et akustisk medium kan den karakteristiske impedans Z uttrykkes ved hjelp av lydhastigheten c og tettheten ρ 0. Hvilken formel angir den riktige sammenheng? a) Z = cρ0, b) Z = cρ0, c) Z = c / ρ. 0 4. Anta en radar med felles antenne for sending og mottaking. For et bestemt mål vil den mottatte effekt variere med avstanden r proporsjonalt med: a): r -1, b): r -, c): r -4. 5. Det er gitt en aperturantenne med en viss dimensjon som har en uniform eksitasjon over aperturen. Hvis en deretter avrunder eksitasjonen dvs reduserer eksitasjonsamplituden mot kantene, hvilken effekt vil dette få for sidelobene i retningsdiagrammet? De vil a) øke, b) minske, c) være uforandret. 6. Ved elektromagnetisk bølgeforplantning i gode ledere kan en definere en inntrengningsdybde δ som avhenger av både frekvens f og ledningsevne σ. Denne

Side 6 av 8 avhengighet er gitt av et uttrykk der δ er proporsjonal med: 1 a): fσ, b g b b g g 1 b): f / σ, 1 c): 1/ fσ. 7. En plan elektromagnetisk bølge varierer med tiden som e jω t, og den forplanter seg i et materiale langs -aksen som e γ, der forplantningskoeffisienten er oppgitt til σ γ = jω µε' 1 j, der 0 < σ << ωε'. Hvordan kan dette materialet ωε' karakteriseres? a) Tapsfritt dielektrikum, b) dielektrikum med små tap, c) god leder. 8. Vi antar at en dielektrisk planar bølgeleder forplanter en TE-modus. Når en ser på feltfordelingen i et transversalt snitt, hvordan vil den være inne i og utenfor bølgelederen? a) Trigonometriske løsninger innenfor og eksponensielt avtagende utenfor, b) eksponensielt avtagende løsninger innenfor og trigonometriske utenfor, c) eksponensielt avtagende løsninger både innenfor og utenfor.

Side 7 av 8 Maxwell' s equations: Gradient: Divergence: Curl : Laplacian: R S T R S T R S T s s FORMELARK B B E d = emf = ds E t = t s D D H d F I = Ien = Jc + ds H Jc t t shg KJ = + D ds = Qen = ρv dv D = ρv v B ds = 0 B = 0 Rectangular: Cylindrical: Spherical: Rectangular: Cylindrical: Spherical: f = x f + y f + f x y f f = + φ f ρ + f ρ ρ φ f = f + θ f + φ f r r r θ r sinθ φ = A A x A= L NM L NM + A y + A x y d i O QP + O L QP + c O A r NM QP + rh b θ sinθg sinθ θ 1 1 A A + A ρ ρ ρ φ ρ ρ φ 1 1 1 Aφ A = r A r r r sinθ φ A Ay Ax A Ay A x Rectangular: A= xˆ + yˆ + ˆ y x x y 1 A A φ ˆ Aρ A ˆ Aρ Cylindrical: A= ˆ ρ + φ + ( ρaφ ) ρ φ ρ ρ ρ φ rˆ A ˆ θ θ 1 Ar Spherical: A = ( Aφ sinθ ) ( raφ) rsinθ + θ φ r sinθ φ r ˆ φ Ar + ( raθ ) r r θ R S T Rectangular: Cylindrical: Spherical: = + + f f f f x y f = F I + HG KJ F I HG K J + r + 1 f 1 f f ρ ρ ρ ρ ρ φ F I HG K J + 1 1 1 f = r r r f f f sinθ r sin θ θ θ r sin θ φ

Side 8 av 8 EMNE SIE4015 BØLGEFORPLANTNING FAG 44061 BØLGEFORPLANTNING STUDENTNR.:... STUDIEPROGRAM:... Svarkupong. Merk med kryss i de aktuelle rutene. Kun ett kryss for hvert spørsmål. Spørsmål nr Alt. a) Alt. b) Alt. c) 1 3 4 5 6 7 8