Problemas de Aplicação de
Sistemas de
Radiocomunicação
5ºano - 1º Semestre
Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de
Computadores
Área de Telecomunicações
Ano Lectivo de 2007-08
Mário Jorge M. Leitão
Prof. Associado com Agregação
Email: [email protected]
Url: www.fe.up.pt/~mleitao
Tel: 22 209 4040 (Ext. 4040)
Sistemas por Feixe Hertziano
1.
Uma ligação de 43 km opera a uma frequência de 4,041 GHz com uma potência
de emissão de 1 W. Os ganhos das antenas de emissão e recepção são de 35 dB
e as perdas nas ligações em ambos os extremos são de 1 dB. Calcule:
a) a potência efectiva isotrópica radiada;
b) as perdas em espaço livre;
c) a potência isotrópica no receptor;
d) a densidade de potência no receptor;
e) a potência recebida;
f) a área equivalente de recepção das antenas.
R: a) 34 dBW; b) -137,3 dB; c) -103,2 dBW; d) -69,7 dBW m-2; e) -69,3 dBW; f) 1,4 m2.
2.
Um feixe de microondas tem um comprimento de 40 km e opera a 4 GHz. As
altitudes no ponto de emissão e no ponto de recepção são, respectivamente, de
90 m e de 130m. As antenas estão colocadas em torres com 20 m de altura. A 25
km do emissor existe uma elevação onde há vegetação que atinge 15 m de altura.
Se essa elevação tiver 50 m de altitude, verifique se existe desobstrução total do
1º elipsoide de Fresnel.
R: Há 1,5 m de desobstrução
3.
Considere uma ligação de 40 km numa região cujas características climáticas
correspondem à região K definida pela UIT. Considere uma concentração de
vapor de água de 7,5 g/cm3.
a) Calcule a absorção pelos gases atmosféricos a 11 GHz e a 20 GHz.
b) Determine as estatísticas de atenuação pela chuva previstas a essas frequências.
R: a) 0,6 e 6 dB; b) (0,1; 0,01; 0,001%) - (5,4; 14; 30 dB) e (19; 49; 105 dB)
4.
Um feixe opera a 11 GHz com uma antena de eficiência óhmica de 90%. As
perdas na ligação da antena ao emissor são de 1 dB e a temperatura física do
ambiente é de 280 K. Considere inicialmente tempo limpo.
a) Determine a temperatura de ruído do Céu.
b) Determine a temperatura de abertura da antena se o lobo principal estiver
preenchido a 30% com radiação da Terra.
c) Determine a temperatura de ruído do sub-sistema de antena.
d) Repita as alíneas anteriores se ocorrer precipitação que introduza uma atenuação
de 6 dB.
R: a) 115 K; b) 165 K c) 198 K; d) 227 K, 243 K e 254 K
Sistemas de Telecomunicações II
2
MJL
5.
Considere um feixe hertziano digital com 24 km que opera a 6 GHz utilizando 16QAM. Sabendo que o débito binário é de 90 Mbit/s, as perdas de implementação
do desmodulador são de 4,7 dB, a figura de ruído do receptor é de 5 dB, as
perdas por absorção nos gases atmosféricos são de 0,2 dB, as perdas nas linhas
de transmissão em cada um dos extremos são de 1,5 dB e o ganho das antenas é
de 26 dB, calcule a potência do emissor de forma a que a probabilidade de erros
seja de 10-8.
R: -12 dBW
Sistemas de Telecomunicações II
3
MJL
Sistemas por Satélite
1.
Para o satélite geoestacionário Intelsat 601 situado a 325,5º E de longitude
calcule a distância, elevação e azimute do satélite relativamente a uma estação
terrestre situada no Porto a -8,6º E de longitude e 41,2º N de latitude.
R: 38 137 km, 35,53º e 216,4º
2.
Um satélite à distância de 40 000 km de um ponto da superfície da terra radia um
sinal de 2 W através de uma antena com ganho 17 dB. Calcule a densidade de
fluxo no ponto de recepção e a potência recebida por uma antena de 10 m2 de
área de captura.
R: -143 dBW m-2 e -133 dBW
3.
Considere que o sistema do problema anterior trabalha a 11 GHz e que a antena
de recepção tem um ganho de 52,3 dB. Qual será a potência recebida neste
caso?
R: -133 dBW
4.
Suponha que um sistema de recepção de transmissão por satélite tem as
seguintes características:
-
Tant = 50 K;
TRF = 50 K
Tm = 500 K
TFI = 1 000 K
GRF = 23 dB;
Gm = 0 dB;
GFI = 30 dB.
Calcule a temperatura de ruído do sistema.
R: 108 K
5.
A ligação descendente de uma transmissão por satélite opera a 21,5 GHz. A
antena de recepção tem um ganho de 44 dB e está apontada para um satélite
com uma elevação de 10º (considere que a atmosfera tem uma concentração de
vapor de água de 7,5g/m3). As perdas são de 0,4 dB no guia de onda, 0,1 dB no
alimentador, 0,4 dB num filtro passa banda e 1 dB na redoma de protecção da
antena. O LNA tem uma figura de ruído de 5 dB e um ganho de 30 dB. O LNA
está ligado a um heterodinador/amplificador de FI com uma figura de ruído de 13
dB. Calcule a figura de mérito G/T do receptor.
R: 13 dB K-1
Sistemas de Telecomunicações II
4
MJL
6.
Uma ligação ascendente de um sistema digital por satélite tem as seguintes
características:
-
Frequência da ligação: 6 GHz
Débito binário: 10 Mbit/s
Taxa de erros objectivo: 10-5
Modulação QPSK; perda no desmodulador: 2,0 dB
EIRP da estação terrestre: 65 dBW
Perdas no espaço livre: 199,2 dB; outras perdas: 1,75 dB
Considerando uma margem de 4 dB, determine a figura de mérito G/T mínima
requerida para o satélite.
R: -7 dB/K
7. Um terminal de pequena abertura (VSAT) com uma antena de 1 m de diâmetro é
utilizado num sistema digital por satélite com as seguintes características:
Frequências utilizadas nas ligações: 14,2 / 12 GHz
Ritmo binário: 2 400 bit/s
Taxa de erros objectivo: 10-5 (na ligação ascendente e na descendente)
Modulação QPSK; perda nos desmoduladores: 1,5 dB
Distância do satélite: 40 000 km
Outras perdas de propagação: 2,0 dB
EIRP total do satélite (para 600 acessos simultâneos): 44 dBW
Figura de mérito do satélite (G/T): -6 dB K-1
Potência transmitida pelo terminal: 1,9 dBW
Perdas nas ligações: 2,0 dB
Temperatura de ruído de sistema do terminal: 500 K
Calcule as margens de atenuação disponíveis nas ligações ascendente e
descendente.
Sistemas de Telecomunicações II
5
MJL