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2.7: Ejercicios

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    81714

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    1. Una antena solo irradia\(45\%\) de la entrada de energía a la misma. El resto se pierde como calor. ¿Qué potencia de entrada (in\(\text{dBm}\)) se requiere para irradiar\(30\text{ dBm}\)?
    2. La etapa de salida de un front-end RF consiste en un amplificador seguido de un filtro y luego una antena. El amplificador tiene una ganancia de\(27\text{ dB}\), el filtro tiene una pérdida de\(1.9\text{ dB}\), y de la entrada de potencia a la antena,\(35\%\) se pierde como calor debido a pérdidas resistivas. Si la entrada de energía al amplificador es\(30\text{ dBm}\), calcule lo siguiente:
      1. ¿Cuál es la entrada de potencia al amplificador en vatios?
      2. Expresar la pérdida de la antena en\(\text{dB}\).
      3. ¿Cuál es la ganancia total del front-end de RF (amplificador + filtro)?
      4. ¿Cuál es la potencia total irradiada por la antena\(\text{dBm}\)?
      5. ¿Cuál es la potencia total irradiada por la antena\(\text{mW}\)?
    3. La etapa de salida de un front-end RF consiste en un amplificador seguido de un filtro y luego una antena. El amplificador tiene una ganancia de\(27\text{ dB}\), el filtro tiene una pérdida de\(1.9\text{ dB}\), y de la entrada de potencia a la antena,\(45\%\) se pierde como calor debido a pérdidas resistivas. Si la entrada de energía al amplificador es\(30\text{ dBm}\), calcule lo siguiente:
      1. ¿Cuál es la entrada de potencia al amplificador en vatios?
      2. Expresar la pérdida de la antena en decibelios.
      3. ¿Cuál es la ganancia total del front-end de RF (amplificador + filtro)?
      4. ¿Cuál es la potencia total irradiada por la antena\(\text{dBm}\)?
      5. ¿Cuál es la potencia total que irradia la antena en milivatios?
    4. El treinta y cinco por ciento de la entrada de energía a una antena se pierde como calor, cuál es la pérdida de la antena en\(\text{dB}\).
    5. Solo\(65\%\) de la entrada de energía a una antena se irradia con el resto perdido a la disipación en la antena, ¿en qué se encuentra la ganancia de la antena\(\text{dB}\)? (Esta no es la ganancia de la antena.)
    6. La eficiencia de una antena es\(66\%\). Si la entrada de energía a la antena es\(10\text{ W}\) ¿cuál es la potencia radiada por la antena en\(\text{dBm}\)?
    7. Una antena con una entrada de\(1\text{ W}\) opera en espacio libre y tiene una ganancia de antena de\(12\text{ dBi}\). ¿Cuál es la densidad de potencia máxima a\(100\text{ m}\) partir de la antena?
    8. Un transmisor tiene una antena con una ganancia de antena de\(10\text{ dBi}\), las pérdidas resistivas de la antena son\(50\%\), y la entrada de energía a la antena es\(1\text{ W}\). ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) en vatios?
    9. Un transmisor tiene una antena con una ganancia de antena de\(20\text{ dBi}\), las pérdidas resistivas de la antena son\(50\%\), y la entrada de energía a la antena es\(100\text{ mW}\). ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) en vatios?
    10. Una antena con una ganancia de antena de\(8\text{ dBi}\) irradia\(6.67\text{ W}\). ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) en vatios? Supongamos que la antena es\(100\%\) eficiente.
    11. Una antena tiene una ganancia de antena\(10\text{ dBi}\) y una señal\(40\text{ W}\) de entrada. ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) en vatios?
    12. Una antena con potencia\(5\text{ W}\) de entrada tiene una ganancia de antena\(20\text{ dBi}\) y una eficiencia de antena\(25\%\) y toda la pérdida se debe a pérdidas resistivas en la antena. [Ejemplo de Parallels 2.5.2]
      1. ¿Cuánta energía\(\text{dBm}\) se pierde como calor en la antena?
      2. ¿Cuánta energía\(\text{dBm}\) se irradia por la antena?
      3. ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) in\(\text{dBW}\)?
    13. Una antena con una eficiencia de\(50\%\) tiene una ganancia de antena de\(12\text{ dBi}\) e irradia\(100\text{ W}\). ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) en vatios?
    14. Una antena con una eficiencia de\(75\%\) y una ganancia de antena de\(10\text{ dBi}\). Si la entrada de energía a la antena es\(100\text{ W}\),
      1. ¿Cuál es la potencia total en\(\text{dBm}\) radiada por la antena? b) ¿Cuál es el\(\text{EIRP}\) in\(\text{dBm}\)?
    15. La etapa de salida de un front-end RF consiste en un amplificador seguido de un filtro y luego una antena. El amplificador tiene una ganancia de\(27\text{ dB}\), el filtro tiene una pérdida de\(1.9\text{ dB}\), y de la entrada de potencia a la antena,\(45\%\) se pierde como calor debido a pérdidas resistivas. Si la entrada de energía al amplificador es\(30\text{ dBm}\), calcule lo siguiente:
      1. ¿Cuál es la entrada de potencia al amplificador en vatios?
      2. Expresar la pérdida de la antena en decibelios.
      3. ¿Cuál es la ganancia total del front-end de RF (amplificador + filtro)?
      4. ¿Cuál es la potencia total irradiada por la antena\(\text{dBm}\)?
      5. ¿Cuál es la potencia total que irradia la antena en milivatios?
    16. Un sistema de comunicación que opera en\(2.5\text{ GHz}\) incluye una antena de transmisión con una ganancia de antena\(12\text{ dBi}\) y una antena de recepción con un área de apertura efectiva de\(20\text{ cm}^{2}\). La distancia entre las dos antenas es\(100\text{ m}\).
      1. ¿Cuál es la ganancia de antena de la antena receptora?
      2. Si la entrada a la antena de transmisión es\(1\text{ W}\), ¿cuál es la densidad de potencia en la antena de recepción si la alimentación se cae como\(1/d^{2}\), dónde\(d\) está la distancia desde la antena de transmisión?
      3. Así, ¿cuál es la potencia entregada en la salida de la antena receptora?
    17. Considera un sistema de comunicación punto a punto. Las antenas parabólicas están montadas en lo alto de un mástil para que no existan efectos de tierra, por lo que la energía se cae como\(1/d^{2}\). La ganancia de la antena de transmisión es\(20\text{ dBi}\) y la ganancia de la antena de recepción es\(15\text{ dBi}\). La distancia entre las antenas es\(10\text{ km}\). El área efectiva de la antena receptora es\(3\text{ cm}^{2}\). Si la entrada de energía a la antena transmisora es\(600\text{ mW}\), ¿cuál es la potencia entregada en la salida de la antena receptora?
    18. Considera un sistema de comunicación\(28\text{ GHz}\) punto a punto. Las antenas parabólicas están montadas en lo alto de un mástil para que no existan efectos de tierra, por lo que la energía se cae como\(1/d^{2}\). La ganancia de la antena de transmisión es\(20\text{ dBi}\) y la ganancia de la antena de recepción es\(15\text{ dBi}\). La distancia entre las antenas es\(10\text{ km}\). Si la salida de potencia de la antena de recepción es\(10\text{ pW}\), ¿cuál es la entrada de energía a la antena de transmisión?
    19. Una antena tiene un área de apertura efectiva de\(20\text{ cm}^{2}\). ¿Cuál es la ganancia de antena de la antena\(2.5\text{ GHz}\)?
    20. Una antena que opera en\(28\text{ GHz}\) tiene una ganancia de antena de\(50\text{ dBi}\). ¿Cuál es el área de apertura efectiva de la antena?
    21. Una antena\(15\text{ GHz}\) receptora tiene una ganancia de antena de\(20\text{ dBi}\). Si la densidad de potencia en la antena receptora es\(1\text{ nW/cm}^{2}\), ¿cuál es la potencia en la salida de la antena? [Ejemplo de Parallels 2.6.2]
    22. Dos antenas idénticas se utilizan en un sistema de comunicación punto a punto, cada una con una ganancia de\(50\text{ dBi}\). El sistema tiene una frecuencia de operación de\(28\text{ GHz}\) y las antenas están en la parte superior de los mástiles\(100\text{ m}\) altos. El enlace de RF entre las antenas consiste solamente en la trayectoria directa de la línea de visión.
      1. ¿Cuál es el área de apertura efectiva de cada antena?
      2. Cómo funciona la densidad de potencia de la señal de propagación rolloff con la distancia.
      3. Si la separación de las antenas de transmisión y recepción es\(10\text{ km}\), ¿cuál es la pérdida de ruta en decibelios?
      4. Si la separación de las antenas de transmisión y recepción es\(10\text{ km}\), ¿cuál es la pérdida de enlace en decibelios?
    23. Un transmisor y un receptor que operan en\(2\text{ GHz}\) están al mismo nivel, pero el camino directo entre ellos es bloqueado por un edificio y la señal debe difractar sobre el edificio para que se establezca un enlace de comunicación. Esta es una situación clásica de difracción de filo de cuchilla. Las antenas de transmisión y recepción están separadas cada una del edificio por\(4\text{ km}\) y el edificio es\(20\text{ m}\) más alto que las antenas (que están a la misma altura). Considera que el edificio es muy delgado. Se ha encontrado que la pérdida de trayectoria se puede determinar considerando la pérdida debida a la propagación del espacio libre y la pérdida por difracción sobre el filo de la cuchilla.
      1. ¿Cuál es la atenuación adicional (en decibelios) debida a la difracción?
      2. Si la frecuencia de operación es\(100\text{ MHz}\), ¿cuál es la atenuación (en decibelios) debida a la difracción?
      3. Si la frecuencia de operación es\(10\text{ GHz}\), ¿cuál es la atenuación (en decibelios) debida a la difracción?
    24. Una colina es\(1\text{ km}\) de una antena de transmisión y\(2\text{ km}\) de una antena de recepción. Las antenas de recepción y transmisión están a la misma altura y el cerro está\(20\text{ m}\) por encima de la altura de las antenas. ¿Cuál es la pérdida adicional causada por la difracción sobre la cima del cerro? Tratar el cerro como causante de difracción de filo de cuchilla y la frecuencia de operación es\(1\text{ GHz}\).
    25. Dos antenas idénticas se utilizan en un sistema de comunicación punto a punto, cada una con una ganancia de\(30\text{ dBi}\). El sistema tiene una frecuencia de operación de\(14\text{ GHz}\) y las antenas están en la parte superior de los mástiles\(100\text{ m}\) altos. El enlace RF entre las antenas consiste únicamente en la ruta LOS directa.
      1. ¿Cuál es el área de apertura efectiva de cada antena?
      2. ¿Cómo se vuelca la densidad de potencia de la señal de propagación con la distancia?
      3. Si la separación de las antenas de transmisión y recepción es\(10\text{ km}\), ¿cuál es la pérdida de ruta? Ignorar la pérdida atmosférica.
    26. Las tres bandas principales de comunicación celular están centradas alrededor\(450\text{ MHz},\: 900\text{ MHz},\) y\(2\text{ GHz}\). Compare estas tres bandas en términos de efectos de trayectorias múltiples, difracción alrededor de edificios, penetración de objetos (como una pared), dispersión de árboles y partes de árboles, y capacidad de seguir la curvatura de las colinas. Complete la siguiente tabla con los atributos relativos: alto, medio y bajo.
      Característica \(450\text{ MHz}\) \(900\text{ MHz}\) \(2\text{ GHz}\)
      Multipath \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">
      Dispersión \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">
      Penetración \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">
      Curvatura siguiente \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">
      Rango \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">
      Tamaño de la antena \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">
      Pérdidas atmosféricas \ (450\ texto {MHz}\) "> \ (900\ texto {MHz}\) "> \ (2\ texto {GHz}\) ">

      Mesa\(\PageIndex{1}\)

    27. Describir la diferencia en los efectos multitrayecto en un área central de la ciudad en comparación con los efectos multitrayectoria en un desierto. Su descripción debe tener aproximadamente\(4\) líneas de largo y no usar un diagrama
    28. Los sistemas de LAN inalámbrica pueden operar en\(2.4\text{ GHz},\: 5.6\text{ GHz},\: 40\text{ GHz}\) y\(60\text{ GHz}\). Contraste con la explicación el desempeño de estos esquemas dentro de un edificio en términos de rango.
    29. En\(60\text{ GHz}\) la atmósfera atenúa fuertemente una señal. Discutir el origen de esto e indicar una ventaja y una desventaja.
    30. Preguntas de respuesta corta. Cada parte requiere de un párrafo corto de unas cinco líneas y una figura, en su caso, para ilustrar su comprensión.
      1. Los sistemas de comunicaciones celulares utilizan dos bandas de frecuencia para comunicarse entre la estación base y la unidad móvil. Las bandas generalmente están separadas por más\(50\text{ MHz}\) o menos. ¿Qué banda (superior o inferior) se utiliza para el enlace descendente desde la estación base a la unidad móvil y cuáles son las razones detrás de esta elección?
      2. Describir al menos dos tipos de interferencia en un sistema celular desde la perspectiva de un teléfono móvil.
    31. Las tres bandas principales de comunicación celular están centradas alrededor\(450\text{ MHz},\: 900\text{ MHz},\) y\(2\text{ GHz}\). Compare estas tres bandas en términos de efectos de trayectorias múltiples, difracción alrededor de edificios, penetración de objetos (como una pared), dispersión de árboles y partes de árboles, y la capacidad de seguir la curvatura de las colinas. Usa una tabla e indica los atributos relativos: alto, medio y bajo.
    32. Describa el desvanecimiento de Rayleigh aproximadamente en\(4\) líneas y sin usar un diagrama.
    33. En varias oraciones y utilizando un diagrama describen el desvanecimiento de Rayleigh y el impacto que tiene en las comunicaciones por radio.
    34. Un transmisor y un receptor operan en\(100\text{ MHz}\), están en el mismo nivel, y están separados por\(4\text{ km}\). La señal debe difractar sobre un edificio a medio camino entre las antenas que sea\(20\text{ m}\) más alto que el camino directo entre las antenas. ¿Cuál es la atenuación (en decibelios) debida a la difracción?
    35. Un transmisor y un receptor operan en\(10\text{ GHz}\), están en el mismo nivel y están\(4\text{ km}\) separados. La señal debe difractar sobre un edificio que esté a medio camino entre las antenas y sea\(20\text{ m}\) más alto que la línea entre las antenas. ¿Cuál es la atenuación (in\(\text{dB}\)) debida a la difracción?

    2.10.1 Ejercicios Por Sección

    \(†\)desafiando

    \(§2.3 1†\)

    \(§2.5 2†, 3†, 4, 5, 6†, 7†, 8†, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21\)

    \(§2.6 22†, 23†, 24†, 25†, 27†, 28, 29, 30†, 31, 32, 33, 34, 35\)

    2.10.2 Respuestas a Ejercicios Seleccionados

    1. (e)\(53.23\text{ dBm}\)
    1. \(0.251\:\mu\text{W}\)
    2. \(14.3\text{ pW}\)

    This page titled 2.7: Ejercicios is shared under a CC BY-NC license and was authored, remixed, and/or curated by Michael Steer.