Klausur 2005F_neu2

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<strong>Klausur</strong>aufgaben Hochfrequenztechnik I und II Frühjahr 2005 5.3 Nun wird eine Satellitenübertragungsstrecke betrachtet. Der Sender im Satelliten (Sendeleistung P S ) enthält eine rechteckförmige Aperturantenne mit den Abmessungen a und b. Die Empfangsantenne besitzt eine kreisförmige Apertur (Radius R E ). Beide Antennen sind verlustlos und optimal aufeinander ausgerichtet. Allseitige Anpassung ist gegeben. Der jeweilige Flächenwirkungsgrad beträgt q S = q E = 0,5. 5.3.1 Bestimmen Sie allgemein die Empfangsleistung P E . 5.3.2 Ermitteln Sie allgemein die verfügbare Rauschleistung P r0 = kT A ∆f der hoch bündelnden Empfangsantenne (Gewinn G E = 10 4 im Bereich des Raumwinkels Ω A = 4π/G E , sonst G E = 0), wenn diese vollständig auf den Weltraum (Temperatur T W = 3,2 K) ausgerichtet ist (Bild 5.2). Hinweis: Abschattungs- bzw. Reflexionseinflüsse durch den Satelliten sollen vernachlässigt werden. 5.3.3 Welche Rauschleistung P r0 ‘ = kT A ‘∆f ergibt sich allgemein, falls sich die Sonne (Temperatur T H = 6000K; Raumwinkel von der Erde gesehen Ω H = 6,5⋅10 -5 sr) vollständig innerhalb der Halbwertsbreite der Empfangsantenne befindet (Bild 5.3)? 5.3.4 Wie groß ist der Unterschied P r0 ‘/P r0 in dB (Zahlenwert)? Sonne T H T W 0 H A T W A 0 G G P r0 P r0 I Bild 5.2 Bild 5.3
<strong>Klausur</strong>aufgaben Hochfrequenztechnik I und II Frühjahr 2005 Aufgabe 6 (Glasfaser) 20 Punkte 6.1 Gemäß Bild 6.1 enthält eine optische Übertragungsstrecke zwischen dem Sender S (Sendeleistung P S ) und Empfänger E (Empfangsleistung P E ) eine Anzahl N Glasfasersegmente (Dämpfungskonstante α, Länge der Segmente L i , i = 1...N,) und N-1 optische Faserverstärkern V i (Verstärkung G). Die Ankopplung der Glasfaser an Sender und Empfänger erfolgt über Steckverbinder (Dämpfung a V ), zwischen jedem Glasfasersegment und den angeschlossenen Verstärkern befindet sich jeweils eine unvermeidliche Spleißstelle (Dämpfung a S ). An jedem Ort der Glasfaser muß die Leistung im Bereich P G,min ≤ P G ≤ P G,max liegen. Am Empfänger muß die Mindestleistung P E,min zu Verfügung stehen. Sender und Empfänger befinden sich im Abstand L ges voneinander. Die Länge der Verstärker und Steckverbinder soll unberücksichtigt bleiben. z L ges P S S 0 GF GF GF GF P E E Stecker (Dämpfung a ) V V1 Spleißstelle (Dämpfung a ) S V2 GF: Glasfaser (Dämpfungskonstante ) VN-1 Stecker (Dämpfung a V) Bild 6.1 Zahlenwerte: P S = 5 mW α = 0,2 dB/km a V = 0,5 dB a S = 0,1 dB P G,min = 0,05 mW P G,max = 10 mW P E,min = 0,1 mW L ges = 400 km 6.1.1 Wie groß darf die Verstärkung G = G max der Verstärker maximal sein, damit der zulässige Leistungsbereich der Glasfaser eingehalten wird? 6.1.2 Geben Sie an, wieviele Verstärker mit dieser Verstärkung G max entlang der Strecke erforderlich sind, damit mindestens die minimale Empfangsleistung P E,min am Empfänger zur Verfügung steht. 6.1.3 Skizzieren Sie im Diagramm in Bild 6.2 die Leistung 10⋅log [P G (z)/1mW] entlang der Übertragungsstrecke unter Angabe charakteristischer Werte.
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