ODGOVORI NA PITANJA IZ RADIO SISTEMA

1. Predstavite granice frekvencijskog područja VHF i UHF?

VHF talasiDonja granica VHF područja je 30 MHz dok je gornja granica 300 MHz (metarski talasi, a oznaka je B.m). UHF talasiDonja granica za UHF talase je 300 MHz dok je gornja granica 3000 MHz (decimetarski talasi, oznaka je D.dm).Kod oba ova područja donja granica je isključena dok je gornja uključena.

VHF/UHF - opsezi za mobilni radio• jednostavan, male antene za auta• predodređene propagacijske karakteristike, pouzdane konekcije

2. Koja je uloga kontrolnih kanala u radio komunikacijama?

Kontrolni kanal – je radio kanal koji se koristi za prijenos uspostave poziva, zahtjeva poziva, inicijalizacije poziva i druge oznake ili kontrolni ciljevi.Forward kanal (down) - je radio kanal koji se koristi za prijenos informacija od bazne stanice ka mobilnoj.Rewerse kanal (up) - je radio kanal koji se koristi za prijenos informacija od mobilne ka baznoj stanici.

3. Koja je uloga mobilnog komutacijskog centra u mobilnim komunikacijama?

Glavna komponenta mrežnog podsustava Radi poput fiksnog komutacijskog čvorišta, te obrađuje sve podatke o određenom

pretplatniku kao što su registracija, autorizacija, obnavljanje položaja, prosljeđivanje te praćenje roaming pretplatnika.

Veza je između BSC-a za hand-over

1

Omogućuje vezu sa fiksnom mrežom (PSTN ili ISDN)4. Opišite ukratko putanju (moguće putanje) poziva iz fiksne telefonske mreže u mobilnu mrežu ?

1) PSTN pretplatnik bira MSISDN od MS.MSISDN se analizira u PSTN-u, koji identifikuje da je poziv upućen korisniku mobilne mreže. Veza se uspostavlja sa “domaćim” GMSC-om MS-e

2) GMSC analizira MSISDN kako bi pronašao kom HLR-u MS pripada i šalje upit HLR registru vezan za informacije o tome kako da proslijedi poziv do opslužujućeg MSC/VLR-a

3) HLR registar prevodi MSISDN broj u IMSI i određuje koji MSC/VLR trenutno opslužuje MS. HLR takođe proverava “C number (Call Forwarding)” servis koji govori o prosljeđivanju poziva. Ako je on aktivan poziv se preusmjerava od strane GMSC-a na taj broj.

4) HLR traži MSRN od MSC-VLR-a5) MSC/VLR vraća MSRN preko HLR-a GMSC-u 6) GMSC analizira MSRN i prosljeđuje poziv do MSC/VLR-a7) MSC/VLR zna u kom lokacijskom području (Location Area - LA) se mobilna stanica trenutno

nalazi. “Pejdžing” poruka se šalje BSC-u koji kontroliše tu LA.8) BSC distribuira “pejdžing” poruke do BTS-ova u željenoj LA. BTS šalje poruku kroz koristeći

kanal za “pejdžing” PCH. Da bi pronašla mobilnu stanicu mreža koristi IMSI ili privremeni korisnički identifikator (TMSI) koji su validni samo u okviru trenutnog MSC/VLR područja.

9) Kada MS detektuje “pejdžing” poruku ona šalje zahtjev preko RACH kanala za dobijanje SDCCH-a

10) BSC obezbjeđuje SDCCH koristeći AGCH kanala11) SDCCH se koristi za procedure uspostavljanja poziva. Preko njega se odvijaju sve signalne

procedure pre uspostave poziva:12) Obilježavanje mobilne stanice, u VLR kako aktivne13) Procedure autentifikacije14) Startovanje šifrovanja15) Identifikaciju opreme16) MSC/VLR upućuje BSC/TRC zahtjev za dodjelu IDLE TCH kanala. Bazna Stanica i Mobilna

Stanica podešavaju saobraćajni kanal THC. Mobilni telefon zvoni. Ako se korisnik javi, veza je uspostavljena.

2

5. Opišite ukratko putanju (moguće putanje) poziva iz mobilne mreže u fiksnu telefonsku mrežu ?

1) MS preko RACH (Random Access Channel) traži dodjelu signalnog kanala2) BSC/TRC mu dodjeljuje signalni kanal koristeći AGCH (Access Grant Channel)3) MS šalje zahtjev za uspostavljanje veze preko SDCCH kanala prema MSC/VLR

Preko SDCCH se odvija cijela signalizacija prije uspostavljanja poziva: Obilježavanje mobilne stanice u VLR kao aktivne Autentifikacione procedure Šifrovanje Identifikaciju opreme (mobilnog aparata) Slanje B pretplatničkog broja mreži. Provjeru da li je pretplatniku aktiviran servis “Zabrana odlaznih poziva”.

4) MSC/VLR upućuje zahtjev BSC/TRC za dodjelu slobodnog (IDLE) saobraćajnog kanala (TCH). Radio Bazna Stanica i MS podešavaju saobraćajni kanal TCH

5) MSC/VLR prosljeđuje B-broj PSTN centrali koja uspostavlja vezu sa B korisnikom.6) Ako B-pretplatnik odgovori konekcija je uspostavljena.

6. Objasniti tehnike višestrukog pristupa TDMA i FDMA? Skicirati.

FDMA (Frekvencijski multipleks) - Dva uređaja koja komuniciraju koriste jedan kanal neprekidno bez obzira postoji li signal ili ne (svaki kanal sastavljen je od dva podkanala, za oba smjera komuniciranja - duplex). Ovo rješenje je vrlo nepraktično u mobilnim vezama jer kanal veći dio vremena nije u funkciji. Većinom se koristi u analognim sustavima.

3

TDMA (Vremenski multipleks) - Ako se digitalni signal poruke šalje u kratkim vremenskim intervalima, moguće je kroz isti kanal omogućiti da svaki od uređaja slijedno šalje svoj dio signala u vremenskom ciklusu od recimo 3 segmenta. Kako se slijed prima odmah se razvrstava prema pripadnom odredištu. Dakle, uporabljivost kanala je povećana, a od 3 kanala FDMA tipa može se dobiti 9 'kanala' TDMA tipa zahvaljujući VREMENSKOM MULTIPLEKSU. Ovo ne bi bilo moguće da se analogni signal poruke ne pretvori u digitalni koji nakon kompresije treba puno manje 'vremenskog prostora' za istu poruku.

7. Objasniti tehniku višestrukog pristupa CDMA? Skicirati.

CDMA (Kodni multipleks) - Ne koristi kanale za komunikaciju veće se svi kanali, bolje rečeno cijeli raspoloživi nepodijeljeni frekventni spektar, koristi za komunikaciju. Svaki uređaj koji trenutno komunicira zauzme određeni broj slobodnih malih dijelova frekventnog područja u kratkom vremenskom intervalu. Prvi zauzme nekoliko dijelova frekventnog područja, a naredni uređaji uzimaju prve raspoložive slobodne dijelove frekventnog područja koje nađu. Nema strogo definiranih kanala. Svakom digitalnom komunikacijskom signalu dodjeljuje se jedinstveni kod raspoznavanja. Signal poruke je digitalni. Iskoristivost raspoloživog frekventnog područja je velika.

4

8. Objasniti parametre antene: polarizacija i dijagram zračenja? Skicirati.

Polarizacija antene odgovara polarizaciji talasa koji antena zrači (odašilje).Pritom razlikujemo sljedeće polarizacije:

- linearnu - kružnu (desnu i lijevu) i- eliptičnu (desnu i lijevu).

Polarizaciju možemo definirati s pomoću sljedećih veličina:- aksijalni odnos (omjer velike i male osi elipse u eliptične polarizacije),- smjer u kojem se vrti vektor električnog polja (lijeva ili desna),- orijentacija velike osi elipse u prostoru za eliptičnu polarizaciju.

Dijagram zračenja - opisuje raspodjelu gustoće snage na površini kugle (u dalekoj zoni), odnosno smjerove glavnih i sekundarnih latica.

Na dijagramu se razlikuju: glavni list zračenja, koje obuhvata smjer maksimuma zračenja i sporedni listovi. Postoje takođe pravci u kojima nema zračenja, koji se nazivaju nule zračenja.Kada se usmjerena antena koristi kao predajna ona se postavlja tako da smjer maksimuma zračenja bude usmjeren ka određenoj zoni prijema. Naravno, usmjerene antene se koriste i kao prijemne. U tom slučaju položaj prijemne antene je takav da je osa njenog glavnog lista usmjerena ka predajnoj anteni. Karakteristična veličina dijagrama zračenja usmjerene antene su: ugao usmjerenosti, širina snopa i faktor potiskivanja sporednih listova zračenja.Ugao usmjerenosti je ugao oko smjera maksimuma zračenja u kome izračena snaga ne opada za dva puta u odnosu na maksimalnu snagu. Ovaj ugao se može definisati i kao ugao između graničnih pravaca, pri kojima snaga zračenja opadne za 3 dB u odnosu na maksimalnu vrijednost. Svako EM zračenje koje proizvede antena bilo kakve geometrije ponaša se kao sferni val, ako je udaljenost od antene dovoljno velika. Prema tome za velike udaljenosti svaka se antena može predstaviti tačkastim izvorom EM zračenja koje zrači energiju radijalno. Raspodjela gustoće snage na površini kugle dovoljno velikog poluprečnika nazivamo PROSTORNI DIJAGRAM ZRAČENJA. Budući da se iz dijagrama snage ne vidi polarizacija najčešće se daje dijagram za dvije komponente električnog polja polarno i azimutno, te fazni pomak jedne komponente u odnosu na drugu.

5

9. Šta je hertzov dipol ?

Hertzov dipol je tanka linearna antena s kapacitivnim teretom na krajevima, s napajanjem u srediniRaspodjela struje po duljini antene je konstantna.

L<<λ - Duljina Hertzovog dipola

I ( t , z )=Im cosωt - Raspodjela struje po duljini antene je konstantna

10. Šta je indukciono a šta radijacijsko polje antene?

Područje bliskih polja nalazi se u blizini antene i drugih struktura zračenja. U njemu se oblik dijagrama zračenja antene znatno mijenja s udaljenošću, a električno i magnetno polje nemaju karakter ravnoga talasa.

Postoje dvije vrste bliskih polja:

a) Reaktivna ili indukcijska polja (r<λ/2π). koja su bliže izvoru zračenja i koja sadrže glavninu pohranjene (reaktivne iii jalove) energije, U tom se području energija prenosi indukcijom. Kod antenskih nizova, indukcijska polja prevladavaju samo u neposrednoj okolici osnovnih elemenata zračenja. ko što je npr, dipol.

6

b) Radijacijski bliska polja nalaze se u tzv. Fresnelovoj zoni, odnosno u području (λ/2<r<2d2π/λ). U tom području prevladavaju zračeća polja, ali oblik dijagrama zračenja antene i dalje ovisi 0 udaljenosti.

11. Šta je Fresnelova zona? Opišite i skicirajte primjer ?

Nažalost, prepreke i smetnje su uobičajena pojava. Oni dodatno utiču na slabljenje signala i obično ih ne možemo predvidjeti ili izračunati. Ako imamo neku prepreku ili smetnju na putanji signala, moramo izvršiti mjerenje kako bi smo ustanovili njihov uticaj. Neke stvari se ipak mogu unaprijed znati. Utvrđeno je da signal između dvije tačke ima oblik izdužene elipse i da je neophodno da u prostoru koji obuhvata signal nema prepreka. Ovaj prostor se naziva Fresnelova zona. U praksi, toleriše se ako prepreke narušavaju prostor Fresnelove zone do 60% njene širine. Da bi smo znali koje prepreke zaista smetaju možemo da izračunamo Fresnelovu zonu. S obzirom da se radi o kompleksnom geometrijskom obliku, ne moramo ga računati cijelog. Ako vidimo objekat za koji pretpostavljamo da može da predstavlja prepreku, izračunaćemo širinu Fresnelove zone na udaljenosti na kojoj se nalazi objekat i tako ćemo znati da li on ulazi u potreban prostor ili ne, odnosno, koliku smetnju predstavlja.

Puna Fresnelova zona bez ometanja

Fresnelova zona sa ometanjem - Pogled sa strane

Fresnelova zona sa ometanjem (kada signal prolazi kroz otvor u drveću) - top pogled

7

12. Šta je Fraunhoferova zona? Opišite i skicirajte primjer?

Zona dalekog zračenja, ili Fraunhofer-ova zona, određena je Fraunhofer-ovim rastojanjem df. Ovaj parametar zavisi od najveće linearne dimenzije predajne antene D i radne talasne dužine λ

Područje dalekih polja nalazi se na velikoj električnoj udaljenosti od antene (zavisno od veličine same antene i talasne dužine, gdje dijagram zračenja praktički ne zavisi o udaljenosti od antene. U tom se području polja vladaju kao u ravnome talasu, tj. lokalne promjene električnog i magnetskoga polja imaju jednoliku razdiobu u ravnini okomitoj na smjer širenja. Ako je maksimalna dužina antene d znatno veća od talasne dužine λ, onda se može uzeti da daleka zona započinje na udaljenosti 2d2/λ od antenske strukture. To je daleka ili Fraunhoferova zona.

13. Šta je dijagram zračenja? Skiciraj primjer horizontalnog i vertikalnog dijagrama zračenja?

Dijagram zračenja - opisuje raspodjelu gustoće snage na površini kugle (u dalekoj zoni), odnosno smjerove glavnih i sekundarnih latica. Dijagram zračenja se daje u dvije ravnine – Horizontalni i Vertikalni

8

Aktivne antene ("pametne", adaptivne antene) sadrže elektroničke elemente koje im omogućuju da mijenjaju dijagram zračenja, smjer snopa, itd.Kod projektiranja radiokomunikacijskih sistema služimo se PARAMETRIMA ANTENA:

• Dijagram zračenja• Impedanca antene• Usmjerenost • Dobitak• Efektivna površina• Efektivna duljina (visina)• Polarizacija antene• Temperatura šuma

Svako EM zračenje koje proizvede antena bilo kakve geometrije ponaša se kao sferni val, ako je udaljenost od antene dovoljno velika. Prema tome za velike udaljenosti svaka se antena može predstaviti tačkastim izvorom EM zračenja koje zrači energiju radijalno. Raspodjela gustoće snage na površini kugle dovoljno velikog poluprečnika nazivamo PROSTORNI DIJAGRAM ZRAČENJA.Budući da se iz dijagrama snage ne vidi polarizacija najčešće se daje dijagram za dvije komponente električnog polja polarno i azimutno, te fazni pomak jedne komponente u odnosu na drugu.Raspodjela struje ovisi o duljini dipola, L, u odnosu na valnu duljinu vala,

Raspodjela struje utiče na dijagram zračenja te na ostale parametre anteneJačina električnog polja na udaljenosti d je :

Prema tome ŠIRINA POJASA ANTENE (frekvencijskog) definirana je kao onaj pojas frekvencija unutar kojeg odnos stojećih valova ne prelazi 2 (niti se dijagram zračenja u tom pojasu smije bitno mijenjati).U zavisnosti od razmaka između pojedinih antena, kao i od faze napona za napajanje pojedinih antena, dobija se odgovarajući dijagram zračenja. Dijagram zračenja antenskog niza određuje se sljedećim kriterijumom: za svaku pojedinačnu antenu u nizu definiše se fazni centar, dijagram zračenja svake antene mora biti poznat, u svakom smjeru vrši se superpozicija vektora jačine polja svih antena.

Umjesto da se oblikuje usmjereni dijagram zračenja antene i fizička konstrukcija pojedinih elemenata, sistem sa komutiranom zrakom kombinuje izlaze višestrukih antena na takav način da tvore konačne sektorirane (usmjerene) zrake sa više prostorne selektivnosti, nego što se moglo postići jedno-elementnim pristupom. Komutiranje se koristi dakle sa ciljem da se odabere najbolja zraka za primanje konkretnog signala

9

sin

2cos)cos

2cos(60

LL

d

IE T

14. Srednja vrijednost Poyntingova vektora u zoni radijacije hertzovog dipola jednaka je ? Objasniti svaku komponentu pojedinačno.

Komponenta Poyntingova vektora s(t) brzo pada s udaljenošću od antene jer vrijednost komponente er(t) brzo pada. U zoni radijacije jedino radijalna komponenta Poyntingova vektora ima značaj.

Srednja vrijednost Poyntingova vektora u zoni radijacije jednaka je :

Sr=12

Re (Emϑ⋅Hmϕ¿ )=1

2Zc

|Emϑ|2=

1Zc

|Eϑ|2

Sr=Zc(IL β sin ϑ4 πd )

2

=Zc( I sin ϑ2d (Lλ ))

2

15. Srednja snaga koju zrači hertzov dipol izračunava se iz poznatog Poyntingova vektora kao:

Pt=∯ S⃗ d⃗A=∯Sr dA

dA=d2 sin ϑ dϑ dϕ

P=∫0

2 π

∫0

π

Sr d2sin ϑ dϑ dϕ

Pt=80 π2 I 2( Lλ )2

=40 π2 Im2( Lλ )

2

16. Šta je izotropni radijator ?

Izotropni radijator je zamišljena antena koja zrači u svim smjerovima jednako. Koristi se kao referentna antena s kojom upoređujemo realne antene. Ako izotropni radijator zrači snagu P t , s obzirom da zrači jednako na sve strane, gustoća snage na udaljenosti d od te antene je jednaka je :

S=Pt

4d2 π

10

17. Opisati barem dvije karakteristične veličine dijagrama zračenja?

a) UGAO USMJERENOSTI (θD i φD) - Ugao oko glavnog smjera zračenja unutar kojeg gustoća zračene snaga ne pada ispod polovice one snage koja se zrači u smjeru maksimalnog zračenja

(za polje Emax /√2 ne ispod) b) FAKTOR POTISKIVANJA SEKUNDARNIH LATICA (s) - odnos između jačine polja u smjeru

maksimalnog zračenja i onog u smjeru maksimuma najveće sekundarne latice.c) ŠIRINA SNOPA (θn i φn) - ugao između prvih nultačaka s jedne i druge strane maksimalnog

zračenjad) SMJER MAKSIMALNOG ZRAČENJA (θ0 i φ0)

18. Definiraj smjer maksimalnog zračenja i ugao usmjerenosti dijagrama zračenja antena?

Frekvencija odašiljanja: 935-960 MHz Broj kanala (planirani maksimum): 6 po sektoru Najveća snaga po kanalu 28 W (44.8 dBm) Antene Celwave APXV906514 Dobitak 16.15 dBi Ugao usmjerenosti u horizontalnoj ravnini 650 Ugao usmjerenosti u vertikalnoj ravnini 130 Elevacija glavne latice u odnosu na horizont 00

19. Definiraj impedancu i usmjerenost antene?

Impendanca antene predstavlja radnu električnu otpornost koju antena "prikazuje" na svojim priključcima, tj. onu otpornost koju "vidi" generator koji tu antenu napaja visokofrekventnom strujom određene frekvencije.Ako se antena nalazi u slobodnom prostoru daleko od bliskih objekata, radi se o vlastitoj impedanca antene. Svaka odašiljačka antena priključena na generator signala preko linije može se predstaviti kao pasivni dvopol. Koeficijent napona i struje na tom dvopolu predstavlja impedancu. Ako se antena nalazi u slobodnom prostoru tako da su svi objekti smješteni na velikoj udaljenosti, govori se o VLASTITOJ IMPEDANCI antene.

Kako odašiljačka antena zrači u prostor, gubitak snage se može predstaviti jednim zamišljenim otporom koji je dio omske komponente vlastite impedance, a naziva se OTPOR ZRAČENJA RZ koji se definira kao ekvivalentan otpor na kojem se troši snaga jednaka ukupnoj zračenoj snazi antene, ako je struja kroz taj otpor jednaka struji kroz stezaljke antene.

Budući da je materijal od kojeg je načinjena antena konačne vodljivosti, to će se dio EM energije pretvoriti u toplinu. Ekvivalentan otpor na kojem se troši ta disipirana snaga naziva se OTPOR GUBITAKA. Reaktivna komponenta vlastite impedance, XA , ovisi o indukcionom polju koje stvara uskladištenu energiju u neposrednoj blizini anteneVlastita impedanca antene data je slijedećim izrazom :

11

Da bi se uzeli u obzir gubici zbog disipacije antene definira se faktor iskorištenja kao odnos zračene snage i ukupne prividne snage.

Antena predstavlja opterećenje za izlazne sklopove odašiljača. Kako bi se predala maksimalna snaga anteni ona mora biti impedantno prilagođena impedanci linije na koju je spojena. Prilagođenje se ostvaruje uz uvjet ZA = Z0, gdje je Z0 karakteristična valna impedanca linije. Ako nije ostvareno prilagođenje nastaje reflektirani val – dio snage se reflektira nazad prema odašiljaču i ne zrači se u prostor.

Usmjerena antena koncentrira emitiranu energiju u određenom pravcu u kojem mogu nastati velike vrijednosti polja pri relativno maloj snazi zračenja. Koeficijent usmjerenosti antene D u nekom pravcu definiramo kao odnos gustoće snage u tom pravcu Pr max srednje gustoće snage P r sred

Srednja vrijednost gustoće snage P dobije se kada određena antena emitira istu snagu u svim pravcima. Takvu antenu zovemo izotropni radijator,a predstavlja ustvari točkasti izvor zračenja.

20. Definiraj dobitak i efektivnu površinu antene?

Dobitak je karakteristika antene da može da usmjeri energiju u strogo određenom pravcu, odnosno da primi energiju pretežno iz smjera predajne antene. Dobitak, kao jedan od parametara antene, moguće je objasniti i na drugi način. Od dvije antene na slici jedna je izotropni radijator, a druga je ona kojoj želimo da utvrdimo veličinu dobitka. Obije antene nalaze se na jednakom rastojanju od neke tačke S i u tom slučaju dobitak antene pokazuje koliko puta treba da se poveća snaga zračenja izotropnog radijatora u odnosu na antenu koja zrači u pravcu svog maksimalnog zračenja, pa da polje i od jedne i od druge bude na istom odstojanju. Kao parametar antene dobitak je posebno značajan kod antena koje nisu namijenjene za difuzno zračenje (zračenje u svim pravcima), već za zračenje u strogo određenom pravcu

12

Pri određivanju dobitka (GAIN) uzima se u obzir ne samo prostorna raspodjela zračne snage nego i gubitak snage zbog disipacije u samoj anteni.

Dobitak je tehnički podatak antene koji daje proizvođač, i to uobičajeno u dB

Preko dobitka možemo povezati privedenu snagu anteni Po (nominalna snaga odašiljača) i jakost polja E na udaljenosti d od odašiljačke antene

Kako je :

Slijedi :

Efektivna površina predstavlja sposobnost antene da može apsorbovati energiju dolazećega radio-talasa. Definiše se kao odnos iz maksimalne snage (Wmax) koji prijemna antena apsorbuje iz dolazećega radio-talasa i površinske gustine snage (P) na mestu prijema. Ovaj parametar ne zavisi ni od vrijednosti Wmax ni od vrijednosti P, jer sa povećanjem intenziteta prijemnog polja dolazi i do povećanja apsorbovane energije. Prema tome, Seff predstavlja koeficijent srazmernosti između Wmax i P, a kako ima dimenziju površine, naziva se efektivna površina antene.

Za antene koje se primjenjuju u usmjerenim radio-vezama Seff je nešto manja od geometrijske površine i izračunava se prema obrascu:

Seff=k S

13

DG

2

2

max

4

120

dP

E

S

SDG

t

ot PP

d

GPE o

30

21. Šta je omjer stojećeg vala?

Omjer maksimalnog napona do minimalnog napona na liniji naziva se OMJER STOJEĆEG VALA (VSWR)

22. Šta je stojeći val?

To je val koji ostaje na istoj poziciji, a nastaje zbrajanjem dvaju valova jednake amplitude i frekvencije no suprotnog smjera kretanja.

U slučaju kada je ZA ≠ Z0 upadni i reflektirani val čine na prijenosnoj liniji STOJEĆI VAL.

23. Skiciraj primjer raspodjele struje koja ovisi o duljini dipola, L, u odnosu na valnu duljinu vala?

Dipol je tanka linearna antena koja se sastoji od dva tanka vodljiva štapa i napaja se na sredini.Raspodjela struje po duljini dipola je sinusna

IT je vrijednost struje maksimuma stojnog vala

Raspodjela struje ovisi o duljini dipola, L, u odnosu na valnu duljinu vala, ʎ

14

0)2

(sin)(

0)2

(sin)(

zzaL

zIzI

zzazL

IzI

T

T

tzL

ItzI T cos)2

(sin),(

Raspodjela struje utječe na dijagram zračenja te na ostale parametre anteneJakost električnog polja koje stvara dipol na udaljenosti d je

24. Objasni šta je poluvalni a što punovalni dipol i navedi njihove parametre?

Ako je dužina antene jednaka polovici valne dužine EMV kojeg emitira tada se ta antena zove poluvalni dipol.

U primjeni se vrlo često susreće poluvalni dipol, odnosno dipol kojem je L¿λ2

Eϑ=60 I (0)

d

cos ( π2

cosϑ )

sin ϑ

Poluvalni dipol možemo radi

ekonomičnosti skratiti, pa dobivamo četvrtvalni dipol ili poludipol.

Parametri poluvalnog dipola:

15

sin

2cos)cos

2cos(60

LL

d

IE T

– Otpor zračenja R z=73Ω

– Impedancija Z=73+ j42.5 Ω

– Usmjerenost D=1 ,64 (2,15 dB )

– Efektivna površina Ae=0 ,131 λ2

– Efektivna duljina lef=

λπ

Punovalni dipol – vodič koji svojom dužinom odgovara valnoj dužini. L=λ

Eϑ=60 ITd

cos( π cosϑ )+1sin ϑ

Parametri punovalnog dipola:

– Otpor zračenja R z=199Ω

– Usmjerenost D=2,41 (3,82 dB )

– Efektivna površina Ae=0 ,192 λ2

– Efektivna duljina lef=

2λπ

25. Šta su antenski nizovi i koja je njihova uloga ?

Da bi se povećala usmjerenost antene koriste se nizovi istovrsnih antena (elementarnih radijatora) – linearni i planirani nizovi. Geometrijskim rasporedom elementarnih antena, te njihovim napajanjem određuju se svojstva zračenja antenskog niza. Korištenjem nizova efektivno se povećava površina antene, što je neophodno na višim frekvencijama. Često se koriste poluvalni ili punovalni dipoli kao elementarni radijatori. Da bi se dobila bolja usmjerenost antenskog zračenja koristi se antenski sistem od niza diskretnih antena, koji ćemo nazvati antenskim nizom. U zavisnosti od razmaka između pojedinih antena, kao i od faze napona za napajanje pojedinih antena, dobija se

16

odgovarajući dijagram zračenja. Pojedine članove antenskog niza nazivamo elementima niza, antenama ili radijatorima.

U antenskom nizu se svaka pojedinačna antena može zamijeniti tačkastim izvorom zračenja kada se antenski niz posmatra iz veće udaljenosti. Ovakav tačkasti izvor može biti smješten u bilo kojoj tački unutar zapremine koja obuhvata antenski niz, a nazivamo ga faznim centrom. Amplituda elektromagnetnog talasa (polje) ne zavisi od izbora faznog centra, dok faza talasa bitno zavisi od ovog izbora, tj. zavisi od referentnog smjera, za koji se uzima da mu faza iznosi nula. Kao referentni smjer obično se uzima smjer maksimalnog zračenja, dok se za fazni centar uzima tačka, čija faza praktično ne zavisi od smjera.

Dijagram zračenja antenskog niza određuje se sljedećim kriterijumom:

za svaku pojedinačnu antenu u nizu definiše se fazni centar, dijagram zračenja svake antene mora biti poznat, u svakom smjeru vrši se superpozicija vektora jačine polja svih antena.

Pri ovome mora se imati u vidu da amplituda rezultirajućeg elektromagnetnog polja u datoj tački prostora zavisi od snage zračenja pojedinih antena, a faza zavisi od položaja faznih centara i da na obje ove veličine utječe način napajanja antena. Postoje različiti načini na koji se antene mogu poredati u antenski niz, kao npr.:

pravilni linearni niz, gdje se antene postavljaju u niz duž jedne prave, antenski niz sa uniformnom raspodjelom amplituda, antenski niz sa različitom raspodjelom amplituda, trouglasti niz, planarni niz, kružni niz, super-usmjereni niz itd...

26. Skiciraj funkciju prenosa realnog pojačivača ?

Funkcija prenosa realnog pojačivača.Pojačanje je ograničeno naponom napajanja

17

Funkcija prenosa realnog pojačivača je približno linearna u jednom dijelu svoje karakteristike

27. Skiciraj idealizovanu funkciju prenosa pojačivača ?

U električnim kolima koriste se pojačivači struje, napona i snage:

Av=v i( t )vu ( t )

Ai=ii ( t )iu ( t )

Ap=pi ( t )pu ( t )

28. Šta je operacioni pojačavač i čemu služi ?

Operacioni pojačavač je kolo koje pojačava razliku napona na njegovim ulazima i takav signal prosljeđuje izlazu. Naziv je dobio po tome što je primjenom takvog pojačavača moguće realizovati neke matematičke operacije između ulaznih napona.

18

V+

V-

+

-

+Uu

Vi

i+

i-

Operacioni pojačavač ima brojne primjene i predstavlja najčešće korišteni sklop savremene analogne elektronike. Primjenom operacionog pojačavača se mogu realizovati pojačavači precizno određenogpojačanja, kola za realizaciju nekih aritmetičkih operacija, kola za integraljenje i diferenciranje, itd.

Služi za : Poređenje dva signala (komparator) Pojačanje signala Filtriranje signala Ostale obrade signala: sumiranje, diferenciranje, integriranje, usrednjavanje, logaritmiranje .. Linearni oscilatori (daju sinusoidu) Generisanje raznih talasnih oblika Koristi se u raznim drugim kolima: DA, AD, konvertori, regulatori napona, detektori vrha ..

29. Opiši uloge dijelova operacionih pojačavača?

Operacioni pojačavač sastoji se iz 4 dijela: I Dio - imamo diferencijalni pojačavač (DP) (koji obezbjeđuje male ulazne struje i offsete

napona, veliku ulaznu otpornost i visok faktor potiskivanja zajedničkog signala) II Dio - stepen za promjenu naponskog nivoa III Dio - Naponsko pojačanje signala (sa ogromnim koeficijentom naponskog pojačanja A) IV Dio - izlazni stepen je pojačavač snage u klasi P (obezbjediti dovoljno struje na izlazu kako

ne bi bio "oboren" kad se priključi potrošač (što se postiže primjenom izlaznog pojačavača kojiobezbjeđuje dovoljnu izlaznu struju i malu izlaznu otpornost)

Ulazni stepen obezbjeđuje:

Veliku ulaznu otpornost Malu ulaznu struju Veliko CMRR

19

Mali naponski i strujni offset i drift

Naponsko pojačanje obezbjeđuje:

Dovoljno veliko pojačanje

Izlazni stepen obezbjeđuje:

Malu izlaznu otpornost Odgovarajuće strujno pojačanje (tj. ovaj stepen predstavlja pojačavač snage kako bi mogao

izdržati odgovarajuće opterećenje)

30. Predstavi elektronsku šemu pojačivača i navedi neke najznačajnije karakteristike pojačivača.

Operacioni pojačavač je diferencijalni elektronski pojačavač koji ima za cilj da pojača razliku između dva ulazna signala. Jedan ulaz ima pozitivan efekat dok drugi ima negativan efekat na izlazni signal, te je u skladu sa tim jedan neinvertujući (+) a drugi invertujući (-). Operacioni pojačavač pored dva ulazna i jednog izlaznog priključka posjeduje i dva terminala za napajanje od kojih je jedan pozitivan (+Vcc) a drugi negativan (-Vcc). Radi jednostavnosti obično se operacioni pojačavač na šemama prikazuje bez ova dva terminala

Karakteristike idealnog operacionog pojačavača

Teoretski za bilo koju vrijednost ulaznog napona idealni operacioni pojačavač karakteriše:

Beskonačna ulazna otpornost (rezultuje nultim ulazim strujama) Nulta izlazna otpornost (rezultuje time da se izlaz ponaša kao idealni naponski izvor) Beskonačno pojačanje u otvorenoj petlji (engl. open loop gain) Beskonačna širina propusnog opsega (engl. bandwidth) Beskonačna brzina odziva (engl. slew rate) Beskonačan faktor potiskivanja srednje vrijednosti signala (CMRR) Nulta naponska i strujna razvijenost (engl. voltage and current offset) Nulti šum

31. Šta je komparator ? Skiciraj i objasni njegovu

20

Želimo da uzmemo proizvoljni ulazni napon. Cilj je vršiti upoređivanje ulaznog napona sa nekom vrijednošću. Ova vrijednost se može postaviti bilo

gdje. Znači vrijednost napona praga Djelitelj napona, realiziran sa otpornicima R1 i R2 njihovim odnosom definira vrijednost 𝑉𝑝𝑟𝑎𝑔𝑎Ako je 𝑉𝑢𝑙 < 𝑉𝑝𝑟𝑎𝑔𝑎 to znači da je na invertujućem ulazu veća vrijednost napona, znači da će naizlazu biti obrnuto. I to napon zasićenja koji je jednak naponu – 𝑉z umanjen za

pad napona naizlazom dijelu kola operacionog pojačala. Kada je 𝑉𝑢𝑙 > 𝑉𝑝𝑟𝑎𝑔𝑎 tada je veći napon na neinvertirajućem ulazu nego na invertirajućem i na izlazu imamo napon +𝑉zNa ovaj način je dobivena nelinearna operacija koja vrši usporedbu napona sa nekom vrijednošću.

32. Skiciraj invertujući pojačavač i izvedi formulu za Ar?

Ar=U 2

U1

=−R2⋅I 2

R1⋅I 1

=( I 1=I 2)=−R2

R1

Ar=−R2

R1

33. Skiciraj neinvertujući pojačavač i izvedi formulu za Ar?

U1=R1⋅IU2=(R1+R2)⋅I

21

Ar=U 2

U1

=(R1+R2)⋅I

R1⋅I⇒

Ar=R1+R2

R1

34. Skiciraj kolo za sabiranje realizovano operacionim pojačavačem ? Pokaži i analitički.

Kolo za sabiranje se od invertorskog pojačavača razlikuje samo po tome što ima više ulaza. Svaka od ulaznih struja data je istom jednačinom kao kod invertorskog pojačavača. Dakle, pošto je invertorski priključak na virtuelnoj masi, imamo:

S obzirom da je ulazna struja pojačavača jednaka nuli, zbir struja i k u cjelini protiče kroz otpornik Rf i daje izlazni napon:

35. Skiciraj kolo za integriranje realizovano operacionim pojačavačem? Pokaži i analitički.

v+=0⇒ v−=0 ( v+≈ v−)

22

R

u2u1

C

iCiR

i-v-

v+

R1

Ui

U1Rf

R2

R3

U2

U3

33

22

11 R

RU

R

RU

R

RUU fff

i

iR−iC−i−=0 ⇒iR=iC (i−≈0 )iR=

u1−v−

R=u1

RiC=C

duC

dt=C

d ( v−−u2)dt

=−Cdu2

dt

u1

R=−C

du2

dt⇔du2=−

u1

RCdt /∫

u2=−1RC∫u1 dt

36. Skiciraj kolo za diferenciranje realizovano operacionim pojačavačem? Pokaži i analitički.

v+=0⇒ v−=0 ( v+≈ v−)

iC−iR−i−=0 ⇒iC=iR (i−≈0 )

iC=CduC

dt=C

d (u1−v−)dt

=Cdu1

dtiR=

v−−u2

R=−

u2

R

Cdu1

dt=−

u2

R⇔u2=−RC

du1

dt

37. Koja je uloga oscilatora u komunikacionim sistemima?

Oscilator u predajniku se često zove glavni (ili master) oscilator jer on određuje kanal u kom predajnik radi. Oscilator u prijemniku se zove lokalni oscilator jer generiše lokalni nosač signala u prijemniku pomoću kog se može modifikovati ulazni nosač signala iz predajnika zbog lakše obrade u prijemniku.

Glavni ili master oscilator generiše signal konstantne frekvencije i amplitude koji se koristi kao nosač audio signala. Ova dva signala se kombinuju u modulatoru, pri čemu ovaj stepen generiše izlazni kompleksni signal koji se mijenja sa promjenom audio signala. Prije prenosa, signal se mora pojačati i

23

RC

u2u1

iC

iRi-

v-

v+

kao takav se odvodi na antenu. Prijemnik pojačava dolazeći signal, izvlači informaciju i propušta je na izlazni pretvarač kao što je zvučnik. Lokalni oscilator u ovom slučaju uzrokuje da se dolazeći RF signali prevode u međufrekventni opseg, koja se zatim propušta na sljedeće stepene.

Ova zajednička međufrekvencija znači da se svi naredni stepeni mogu postaviti za optimalne uslove i da nije potrebno njihovo ponovo podešavanje za različite dolazeće RF kanale. Bez lokalnog oscilatora, ovo ne bi bilo moguće.Na slici (a) operacioni pojačavač nema spoljašnjih elemenata i ima veliko pojačanje zbog čega dolazi do saturacije unutar pojačavača.

Saturacija znači rad pojačavača u nelinearnoj oblasti i pojavu harmonika, pri čemu se na izlazu može dobiti pravougaoni impuls, iako je pojačavač pobuđivan sinusnim impulsom.

Pojačavač može prestati sa pojačavanjem signala i kaže se da je postao nestabilan. Uzroci nestabilnosti inače mogu biti temperaturne ili promjene napajanja, ali je u ovom slučaju to veliko pojačanje. Nestabilnost pojačavača se može prevazići negativnom povratnom spregom, čime se smanjuje ukupno pojačanje i pojačavač uvodi u linearnu oblast rada. Negativna povratna sprega se može definisati kao proces kojim se dio izlaznog napona pojačavača vodi na ulaz sa faznim uglom koji je suprotan ulaznom signalu.Negativnom spregom se:

• stabiliše pojačavač, • smanjuje pojačanje, • proširuje propusni opseg, • smanjuje šum i • utiče i na izlazne i ulazne otpornosti pojačavača.

Pojačavač je stabilan sve dok je povratna sprega negativna, ali kad se povratni signal javi u fazi sa ulaznim signalom, to znači da je sprega postala pozitivna. Stoga, povratna sprega se pojavljuje kada je ukupni fazni pomjeraj kroz operacioni pojačavač i mrežu povratne sprege jednak 360° (0°). Povratni signal je sada u fazi sa ulaznim signalom i pojavljuju se oscilacije.

38. Predstaviti osnovnu strukturu i uslove oscilovanja oscilatora?

Svaki oscilator se sastoji od tri dijela:

24

Dio za određivanje frekvencije je jezgro oscilatora, gde se generiše određena frekvencija (pomoću RC ili LC kola ili piezoelektričnog kristala). Ova frekvencija se naziva rezonantna frekvencija.

39. Objasniti LC i RC mreže koje se koriste u oscilatorima ?

U slučaju LC kola, obično se koristi paralelna veza koja se periodično napaja impulsom energije da bi se zadržao protok struje kroz kolo. Struja teče prvo u jednom, a zatim u suprotnom smjeru pošto magnetno i električno polje kalema i kondenzatora razmjenjuju svoje energije. Na taj način se generiše konstantna frekvencija. RC mreža je mreža vremenskih konstanti i kao takva odgovara vremenima punjenja i pražnjenja kondenzatora. Otpornik i kondenzator uzrokuju fazni pomjeraj i proizvode pozitivnu povratnu spregu na određenoj frekvenciji. Maksimalna stabilnost se može postići upotrebom kristala. On postaje rezonantan kada se na njegovim krajevima primjeni pritisak pa se mehanička energija pretvara u električnu. Kristal ima veliku vrijednost Q faktora što znači da je visoko selektivan i stabilan.Mreža povratne sprege može biti otporna, reaktivna ili njihova kombinacija. Faktor povratne sprege β se izvodi iz izlaznog napona. Proizvod faktora povratne sprege i pojačanja otvorene petlje A je poznato kao pojačanje petlje.Kod oscilatora, sljedeće karakteristike se moraju razmatrati: opseg frekvencija,stabilnost frekvencije i procenat izobličenja izlaznog talasa.

Da bi se postigle ove karakteristike, sljedeća dva zahtjeva za oscilovanje moraju biti zadovoljena (Barkhausovi kriterijumi):

• 1. Pojačanje petlje βA mora biti jednako 1;• 2. Fazni pomeraj petlje mora biti 0.

40. Skiciraj i objasni rad Vinovog oscilatora?

Vinov oscilator je RC oscilator sa faznim pomjerajem koji koristi i negativnu i pozitivnu povratnu spregu. To je relativno stabilan niskofrekventni oscilator koji se lako podešava i uobičajeno koristi u signal generatorima za dobijanje frekvencije u opsegu od 5Hz do 1MHz.

25

Na frekvenciji oscilovanja, f0, signal se podvrgava −45° faznog pomjeraja duž Z1, i +45°faznog pomjeraja duž Z2; na frekvenciji oscilovanja, ukupni fazni pomjeraj kroz mrežu je jednak 0°.Ovakvo kolo je reaktivni razdjelnik napona jer se ulazni napon raspodjeljuje na impedansama Z1 i Z2. Stoga je mreža frekventno selektivna i izlazni napon je maksimalan na frekvenciji oscilovanja.

Prenosna funkcija za mrežu povratne sprege je :

i ima maksimum (=1/3) na frekvenciji oscilovanja. Ako je R1=R2 i C1=C2, onda je frekvencija oscilovanja data sljedećim izrazom:

U slučaju balansiranog mosta, diferencijalni napon Vdiff je jednak 0. Odnos otpornika u razdjelniku napona je 1:2, što daje neinvertujuće pojačanje pojačavača koje je jednako 3 (Rf/Ri+1).

Na frekvenciji oscilovanja, izlazni signal iz pojačavača se kroz Z1-Z2 mrežu dijeli sa 3, a zatim pojačava 3 puta kroz pojačavač, što daje ukupno pojačanje zatvorene petlje jednako jedinici.

41. Skiciraj i objasni rad Hartlejevog oscilatora ?

Hartlejev oscilator je LC električno kolo koje stvara povratnu spregu preko paralelne veze L i C. Hartlejev oscilator je u osnovi bilo koja konfiguracija koja koristi par redno vezanih kalemova i 1 kondenzator. Sličan je Kolpicovom oscilatoru s tim da se ovdje djelitelj napona realizuje preko 2 kalema.

26

Dobre strane su da se frekvencija može mijenjati koristeći varijabilni kondenzator i da izlazna amplituda ostaje konstantna u frekvencijskom opsegu, a loša strana je da se javlja međuinduktivnost između kalemova koja uzrokuje neželjene frekvencije oscilovanja. Ovaj oscilator se koristi u svim opsezima emitovanja uključujući FM 88-108 MHz. Hartlejev oscilator može imati nekoliko LC veza koje uzrokuju pojavu lažnih frekvencija oscilovanja, pa se u prijemnicima često koristi Kolpicov oscilator kao lokalni oscilator

42. Par za Fourierovu transformaciju aperiodičnih diskretnih signala je ?

X ( e jω)= ∑n=−∞

∞

x [n ]e− jωn

x [n ]= 12 π∫−π

π

X (e jω)e jωndω

43. Par za Fourierovu transformaciju periodičnih diskretnih signala je ?

c g=1N∑n=0

N−1

x [n ]e− jπ kn /N

k=0,1,......N-1

x [n ]=∑k=0

N−1

ck ej2 π kn /N

n=0,1,....,N-1

44. Predstaviti i objasniti pretvaranje napona u vrijeme sa jednom „pilom“?

U trenutku t1 preklopka P, djelovanjem upravljačkog sklopa, prebacuje se iz položaja „0“ u „1“, a istovremeno se otvori sklopka S i na izlazu integrator, od vrijednosti uim započinje pilasti napon ui. Kada se ui izjednači sa Ux, komparator Kx mijenja stanje iz „0“ u „1“, a kod u i=0 komparator K0 mijenja stanje iz „0“ u „1“. Logički sklop G1 je u „1“ kad je Kx u „1“, a K0 u 0. Ako je istodobno i signal iz upravljačkog sklopa u „1“ izlaz logičkog sklopa G2 je u „1“, pa se impulsi ritma iz oscilatora propuštaju u brojilo. Kada je izlaz G1 u „1“, a preklopka P, zbog signala iz upravljačkog sklopa, prelazi u položaj „0“., izlaz G2 je u „0“, te ne propušta impulse u brojilo. Može se pokazati da je broj impulsa jednak

N x=U xRCf

U r

=k U x

Uz stalnu frekvenciju f oscilatora i stalnost referentnog napona Ux, broj impulsa Nx, koji je razmjeran naponu Ux, ovisi o elementima R i C integratora.

27

Analogno-digitalni pretvornik napona u vrijeme: a)načelna blok shema, b)vremenski dijagram

45. Predstaviti i objasniti pretvaranje napona u vrijeme sa dvije „pile“?

Kada se traži manja osjetljivost na smetnje i uske granice pogrešaka koristi se pretvornik s dvostrukom pilom, čija je blok shema prikazana na slici 6. Dok je preklopka P u položaju „1“ a sklopka S otvorena, mjereni se napon Ux integrira određeno vrijeme t0=t2-t1. U tom vremenu komparator K0 je u „1“, logički sklop G propušta impulse i brojilo odbroji N0 impulsa iz oscilatora.

28

Analogno-digitalni pretvornik s dvostrukom pilom: a) pojednostavljena načelna shema, b) vremenski dijagrami, c) smetnja pridodana mjernom naponu

U trenutku t2 upravljački sklop preklopku P prebacuje u položaj „0“, pa referentni istosmjerni napon –Ur za vrijeme tx-t2, izbija kondenzator C integratora. Logički sklop G propušta impulse, brojilo za to vrijeme izbroji Nx impulsa. Kad izlazni napon ui integratora dosegne ništicu, zatvara se sklopka S i komparator K0 mijenja stanje u „0“, pa logički sklop G ne propušta više impulse iz oscilatora u brojilo. SREDNJA VRIJEDNOST mjerenog napona je

ux=U r

N x

N0

Te nije ovisna o elementima R i C integratora kao niti o stalnosti frekvencije oscilatora.

29

46. Predstaviti i objasniti rad D/A pretvarača sa sukcesivnom aproksimacijom ?

D/A pretvarači pretvaraju digitalnu vrijednost u ekvivalentnu analognu veličinu (napon ili struju). Za razliku od analognih ulaza, kod kojih je multipleksiranjem analognog signala moguće koristiti jedan A/D pretvarač za pretvorbu više analognih signala, za svaki analogni izlaz trebati će upotrijebiti po jedan D/A pretvarač.

Na slici data je pojednostavljena šema D/A pretvarača sa preklopkama (u stvarnosti elektronskim) i binarno stepenovanim otporima kako bi se dobio analogni signal.

Struje koje teku pojedinim otporima uz preklopke u „1“ su I1=Ur/R1=Ur/R;I2=Ur/R2=Ur/2R;...., In=Ur/Rn=Ur/(2n-1)R.Dobije se za napon na izlazu sa komparatora da je Ui=IpRp, odnosno

U savremenim D/A pretvaračima koriste se otporne ljestvičaste mreže spojene na operaciono pojačalo. Vidi se da je mreža sastavljena od otpora R i 2R. Pomoću elektronskih preklopki sa dva položaja „0“ i “1“ koje su upravljane upravljačkim sklopom mogu se dijelovi mreže spajati na nulu „0“ ili na referentni napon Ur “1“. Pretvarač sa n bita ima (n-1) preklopki i isto toliko čvorova.

Neka se predpostavi da je preklopka Pn-1 u položaju „1” a sve ostale u položaju „0”.• Uz predpostavku da je operaciono pojačalo idealno gledano lijevo i desno od (n-1)-og čvora vide se otpori 2R.• Dokaz: Neka se pođe od čvora „0”.

30

• Pošto je preklopka P0 u položaju „0” dva su krajnje lijeva otpora paralelno spojena pa je njihov ukupan zbir jednak R.• Taj otpor je u seriju sa otporom R koji je desno od čvor „0” tako da je ukupan otpor jednak 2R. U čvoru „1” važi isti dokaz.• Vidi se da je potencijal (n-1)-og čvora jednak Ur/3

47. Predstaviti i objasniti rad jednog A/D pretvarača (po izboru studenta)?

Ovaj pretvarač napona iz analognog u digitalni oblik je najbrži. Sastoji se od niza paralelno vezanih komparatora. U osnovi se može reći da pretvarač od n

bita ima 2n-1 komparatora što znači da 8 bitni pretvarač ima 255 komparatora. Na shemi je dat 3 bitni paralelni pretvarač. Referentni napon Ur podijeljen je na sedam nivoa od 1V do 7V. Važno je znati da komparatori

na kojima je ulazni napon Uu jednak ili veći od referentnog napona Ur imaće izlaz „1“ a oni kada je obrnut slučaj imaće izlaz „0“.

To dalje znači da pri ulaznom naponu nižem od 1V svi komparatori imaju na izlazu „0“. Koristi niz komparatora, a svaki komparator upoređuje ulazni signal s jedinstvenim

referentnim naponom. Izlazi komparatora povezani su s enkoderom koji za izlaz ima binarni broj Naziva se i paralelni A/D konvertor ili Flash ADC

31

48. Skiciraj blok šemu spektralnog analizatora ?

49. Koja je uloga i čemu sve služi vektorski mrežni analizator?

Mrežni analizator je instrument koji se koristi da analizira osobine električnih mreža, posebno onih povezanih sa refleksijom i transmisijom električnih signala poznatih kao parametri rasipanja (scattering parameters-S parametri). SA mjeri samo jedan kanal i prikazuje amplitudu i frekvenciju.

Mrežni analizatori se koriste većinom na većim frekvencijama, radne frekvencije se mogu kretati u opsegu od 9 kHz do 110 GHz.

Uređaj različite optičke gustoće od okoline je na putanju upadne zrake svjetlosti (R). Kada svjetlost pogodi površinu, dio se reflektira (A) a dio se prenese kroz uređaj (refraktovan bit)

MA se sastoji od trokanalnog RF prijemnika (slika 5.17.). Ulazni signal je razmatrani referentni signal i to je dizajniran R kanal. Ostala dva kanala primaju reflektovani signal na A kanalu i prenešeni signal na B kanalu.

50. Šta su to mjerači RF snage?RF snaga je u osnovi AC snaga, ali se nameću određeni dodatni problemi. Za CW signal, emitiranje je jasno zato što je signal niz jednakih amplituda sinusnih valova.Za on-off telegrafiju problem je veći zato što valovi nisu konstantne amplitude.

32

U AM talasima amplituda varira sa modulacijom audio signala predstavljajući sljedeću komplikaciju.

51. Na koji način se mjeri izobličenje signala?

Prividna snaga, aktivna snaga, faktor snage i ukupno harmonijsko izobličenje (THD) se izračunavaju na osnovu semplovanih vrijednosti napona i struje. Ukupno harmonijsko izobličenje se izračunava prema jednačini :

THD [% ]=∑n=2

40

Pn

P1

×100

Gdje Pn predstavlja snagu n-tog harmonika a P1 je snaga osnovnog harmonika (50Hz). Ukupno harmonijsko izobličenje se može naći i na osnovu harmonijskih komponenti struje, imajući u vidu činjenicu da je kod nelinearnih opterećenja struja izobličena , tj. ima nesinusni oblik:

THD [% ]=√∑n=2

40

I n2

I 1

×100

U prethodnoj jednačini In predstavlja struju n-tog harmonika , a I1 je struja osnovnog harmonika . Vrijednost In se dobijaju Furijeovom transfomacijom trenutne vrijednosti struje, i(t).

52. Šta su to harmonijska izobličenja signala?

Kada se čisto sinusoidalni talas propusti kroz nelinearni stepen generiraju se harmonijske komponente. Te nove frekvencije su cjelobrojni umnožak fundamentalnih frekvencija (2f, 3f, ..4f).Kada se procesuira ne čisto sinusoidalni talas (koji ima vlastite harmonike) u nelinearnom stepenu, kreiraju se dodatni harmonici ili povećavaju amplitude harmonika.

53. Šta su intermodulacijska izobličenja?

Kako se harmonijska izobličenja događaju na jednom signalu, intermodulacijska izobličenja (Intermodulation Distortion-IMD) se događaju kada se dva ili više signala izmiješaju u nelinearnom kolu. Kada se to dogodi, dodatne frekvencije se generiraju prema pravilu mf1 ± nf2, gdje su m i n nula ili cijeli brojevi. Ta dva mala pika su pojedinačno interesantna u dizajnu pojačavača i prijemnika zato što padaju blizu f1 i f2 (ostali produkti padaju daleko). To su produkti: f1-f2 i f2-f1.Kada su nepoželjni, ovaj efekat se zove intermodulacijsko izobličenje, ali ako je poželjan da translira frekvencije u mješač (sklop za miješanje), efekat se zove heterodinski.

Jednofrekventni nemodulirani signal će imati spektar sastavljen od jednog pika u odsustvu izobličenja.Ali kada se informacija dodijeli signalu, dodatni produkti su kreirani. Vidljiv je rezultat kada je sinusni talas RF nosioca amplitudski modulisan sa sinusnim audio tonom.Ako je RF nosioc fc moduliran s audio tonom fa onda su dva produkta fc+fa i fc-fa. To se zove gornji i donji bočni opseg (USB-upper side band i LSB-lower side band), respektivno.

33

54. Šta je ERP a šta EIRP?

EIRPIzotropni radijator(zračenje) je idealna antena koja zrači snagu s jediničnim pojačanjem uniformno u svim pravcima I obično se koristi kao referentno antensko pojačanje u bežičnim sistemima.Efektivna izotropna snaga zračenja (EIRP) se definiše kao : EIRP=PtGtI predstavlja maksimalnu snagu zračenja raspoloživu od odašiljača u smjeru maksimalnog antenskog pojačanja u poređenju s izotropnim zračenja.ERPU praksi , efektivna snaga zračenja (ERP) se koristi umjesto EIRP da označi maksimalnu snagu zračenja u odnosu na polu.talasnu dipolnu antenu(umjesto izotropske). Polutalasna dipole antena ima pojačanje od 1.64. 2,15 dB iznad izotropske antene, što znači da će ERP biti 2,15 dB manja od EIRP snage za isti prenosni sistem.U praksi , antenska pojačanja su data u dBi (dB pojačanje u odnosu na polutalasne dipole)

55. Definiraj "path loss" linearno i logaritamski?

Pretpostavimo s(t) signal i da je Pt snaga signala koja se prenosi kroz dati kanal, sa odgovarajućim prijemnim signalom r(t) snage Pr, gdje je Pr odgovarajuća snaga kroz bilo koji dio kanala. Definisaćemo

“linear Path loss” kanala kao odnos prenesene i primljene snage:PL=

Pt

Pr

Ako definišemo “path loss” kanala u dB veličini linearne “path loss” ili ekvivalent , odnos u dB između

prenesene I primljene snage signala izgledati će ovako:PLdB=10 log10

Pt

Pr

dB

Uopšteno “path loss” prikazan u dB je nenegativan broj sve dok kanal ne sadrži aktivne elemente koji mogu samo prigušiti signal. “path loss” dB se definiše kao negativna “path loss”:PG=−PL=10 log10(Pr /P t )dB koji je generalno negativan broj.

56. Objasni na koje načine se mogu dodjeliti kanali ćelijama?

Fiksna – svakoj ćeliji fiksan broj kanala Dinamički - svakoj ćeliji dinamičan broj kanala

34

57. Čemu služe Erlang B i Erlang C formule?

Erlang, koji se označava sa simbolom E je bezdimenzionalna jedinica koja se koristi u telefoniji kao statični pokazatelj telekomunikacijskog prometa. Promet koji odgovara jednom Erlangu se odnosi na pojedinačni resurs koji se kontinuirano koristi, ili dva kanala koja koriste taj resurs sa distribucijom od 50% po kanalu.

Erlang-B formula Za dimenzioniranje spojnih vodova između dva komutacijska čvorišta koristi se Erlang B formula odnosno Erlang B tablice. Erlang B tablice se koriste za proračun jednog od tri parametra: zahtijevana kvaliteta usluge (%) potreban broj vodova promet (Erlang)

Pr (blocking )=

AC

C!

∑k=0

CAk

k !

=GOS

Vjerovatnoća blokiranja poziva (H- vrijeme trajanja poziva , A intenzitet, prometa, C –broj kanala, GOS –Grade of service)

Erlang-C formula Za sustave sa čekanjem upotrebljava se Erlang C formula. Formula omogućava proračun potrebnog broja spojnih vodova te broja agenata uz očekivano vrijeme čekanja. Ova formula se često koristi za proračun vremena čekanja u pozivnim centrima (Call Center) – vrijeme od uspostavljanja poziva do javljanja agenta pozivnog centra.

Pr (delay≥0 )= AC

AC+C!(1−AC)∑k=0

C−1Ak

k !

Vjerovatno da poziv neće trenutno biti primljen

Pr(delay>t)=Pr(delay>0) │ Pr(delay>t│delay>0)

= Pr(delay>0)exp(-(C-A)t/H)

Vjerovatnoća da će poziv biti zakašnjen t sekundi

D- prosječno kašnjenje svih poziva prilikom čekanja

D=Pr(delay>0)H

C−A

58. Kojim tehnikama se može povećati kapacitet ćelije?

Tehnike dizajna ćelija se brinu povećanjem broja kanala po površini I to :

1. Dijeljenje ćelije2. Sektorizacija3. Pristup zonama prekrivanja

35

Tehnika dijeljenja ćelija se primjenjuje na ćeliju koja je u zagušenju. To prati odgovarajuće smanjenje visine antene I snage odašiljanja. Poluprečnik svake ćelije je smanjen za pola. Kanali u staroj ćeliji moraju biti podjeljeni u dvije grupe.

Smanjenjem poluprečnika ćelije i održavanjem omjera D/R djeljenjem ćelije je postignut veći broj kanala po jedinici površine.

Drugi metod povećanja kapaciteta je da se sačuva poluprečnik a smanji omjer D/R –sektorizacija. Sektroizacija povećava SIR, tako da klaster može biti manji. Kapacitet je povećan smanjenjem broja ćelija u klasteru tj., povećanjemfrekfenciske ponovne upotrebe. Da bi to bilo uspješno , treba smanjiti relativnu ko-kanalsku interferenciju. Broj handoff procesa je povećan. Moderene bazne stanice podržavaju sektorizaciju i mogu preći iz jednog sektora u drugi unutar iste ćelije bez intervencije MSC-a. pri kontroliranju radio propagacije dirkcione antene nisu efektivne u urbanism sredinama. Kako sektorizacija koristi više od jedne antene po baznoj stanici, raspoloživi kanali u ćeliji moraju biti podjeljenji i dodjeljeni specifičnoj anteni. To dijeli raspoloživi izbor kanala u manje grupe I smanjuje efektnost resursa.

Potrebno je prekriti I teško dostupna područja kao što su tuneli , unutrašnjost zgrade itd. Za takva područja su potrebni radio transmiteri-Repeater. Po prirodi su bi direkcioni i istovremeno šalju i primaju signale od uslužne bazne stanice. Repetitori pojačavaju i ponovo zrače (reradiate) signale bazne stanice na specifično područje pokrivanja. Ponovno zračenje vrijedi i za šum i za innteferenciju , zbog čega treba pažljivo podesiti pojačavače. U praksi, direkcione antene ili distribuirani antenski sistem (DAS) je povezan na ulaz i izlaz repetitora za lokalizovana neprekrivena područja. Siteplanner-software omogućava određivanje najboljih poszicija za repetitore.

59. Šta je feding? Objasni brzi i spori feding?

Pojava promjene jakosti polja na mjstima prijema može nastati zbog: Refleksije vala od tla i objekata – izraženo kod mobilnih komunikacija Pojava stepenastog indeksa refleksije u atmosferi koja dijeli radio val na više zraka koje

putuju različitim putanjama(često za ljetnih večeri)-Apsopcije na kapljicama kiše , magle,snijega

Raste ferekvencijom , izraženo iznad 1 GHz Raste intenzitetom padavina I duljinom trase radio vala obuhvaćenog padavinama

Feding može biti: Usljed višestaznog prostiranja Stvara probleme sirokopojasnim sistemima(frekvenciski neselektivan-podjednako gušenje

šireg frekvencijskog područja Usljed padavina Uzima se u obzir pri projektiranju veze u GHz –nom području preko meteoroloških podataka

o padavimnamaRazlikuje se kratkotrajni (brzi) I dugotrajni (spori) feding.

60. Šta je difrakcija a šta raspršenje u radio propagaciji ?

Difrakcija – na preprekama dolazi do difrakcije ili nagiba radio vala, što omogućava prijem i iza prepreke. Val je pri tome prigušen, a veličina gušenja ovosi o veličini i obliku prepreke te valnoj dužini.Disperzija (raspršenje) nastaje kod istovremene pojave refrakcije, difrakcije i refleksije(obično na nepravlnim objektima)

61. Šta čini klaster u ćelijskim sistemima?

36

S kanala podjeljeno između N ćelija u jedinstvene I razdvojene grupe kanala gdje svaka ima svoj broj kanala, S=kN.N ćelija koje koliktivno koriste kompletan skup raspoloživih frekfencija se zove klaster.Ako se klaster ponavlja M puta unutar sistema, ukupan broj duplex kanala C se upotrebljava kao mjera kapaciteta I data je kao C=MkN=MS

37

38