11.11: Ejercicios

1. Un amplificador consta de tres etapas en cascada con las siguientes características.

   	Etapa 1	Etapa 2	Etapa 3
   Ganancia (\(\text{dB}\))	\(-3\)	\(15\)	\(5\)
   NF (\(\text{dB}\))	\(3\)	\(2\)	\(2\)

   Mesa\(\PageIndex{1}\)

   1. ¿Cuál es la ganancia general del amplificador?
   2. ¿Cuál es la cifra general de ruido del amplificador?
2. Cuál es la potencia de ruido disponible de una\(50\:\Omega\) resistencia en un\(10\text{ MHz}\) ancho de banda. La resistencia está a temperatura estándar.
3. Una\(50\:\Omega\) resistencia una\(20\:\Omega\) resistencia están en derivación. Si ambas resistencias tienen una temperatura de\(300\text{ K}\), ¿cuál es la densidad espectral de potencia de ruido total disponible de las resistencias de derivación?
4. Un\(2\text{ GHz}\) amplificador en un\(50\:\Omega\) sistema tiene un ancho de banda de\(10\text{ MHz}\), una ganancia de\(40\text{ dB}\), y una cifra de ruido de\(3\text{ dB}\). El amplificador es accionado por un circuito con una resistencia equivalente a Thevenin de\(50\:\Omega\) mantenido a\(290\text{ K}\) (temperatura estándar). ¿Cuál es la potencia de ruido disponible en la salida del amplificador?
5. Un\(30\text{ dB}\) atenuador termina en Port\(2\) en una resistencia emparejada y ambos están en\(290\text{ K}\). ¿Cuál es la temperatura del ruido en el puerto\(1\) del atenuador?
6. Un amplificador de recepción con una ganancia de\(30\text{ dB}\), una cifra de ruido de\(2\text{ dB}\), y ancho de banda de\(5\text{ MHz}\) está conectado a una antena que tiene una temperatura de ruido de\(20\text{ K}\). [Ejemplo de Parallels 11.5.2]
   1. ¿Cuál es la potencia de ruido disponible que se presenta a la entrada del amplificador en el\(5\text{ MHz}\) ancho de banda (recordemos que la temperatura del ruido de la antena es\(20\text{ K}\)?
   2. Si en cambio la entrada del amplificador está conectada a una resistencia mantenida a temperatura estándar, ¿cuál es la potencia de ruido disponible que se presenta a la entrada del amplificador en el\(5\text{ MHz}\) ancho de banda?
   3. ¿Cuál es el factor de ruido del amplificador?
   4. ¿Cuál es el exceso de potencia de ruido del amplificador referido a su salida?
   5. Cuál es la temperatura de ruido efectiva del amplificador cuando el amplificador está conectado a la antena con una temperatura de ruido de\(20\text{ K}\). Es decir, ¿cuál es la temperatura efectiva de ruido de la resistencia en el circuito equivalente Thevenin de la salida del amplificador?
7. Un amplificador de recepción tiene un ancho de banda de\(5\text{ MHz}\), una cifra de\(1\text{ dB}\) ruido, una ganancia lineal de\(20\text{ dB}\). El SNR mínimo aceptable es\(10\text{ dB}\).
   1. ¿En qué se encuentra la potencia de ruido de salida\(\text{dBm}\)?
   2. ¿En qué se encuentra la señal de salida mínima detectable\(\text{dBm}\)?
   3. ¿Cuál es la señal de entrada mínima detectable\(\text{dBm}\)?
8. El sistema que se muestra a continuación es un receptor con filtros pasabanda, amplificadores y un mezclador. [Ejemplo de Parallels 11.5.2]
   

Figura\(\PageIndex{1}\)

1. ¿Cuál es la ganancia total del sistema?
2. ¿Cuál es el factor de ruido del primer filtro?
3. ¿Cuál es el factor de ruido del sistema?
4. ¿Cuál es la cifra de ruido del sistema?
5. Un amplificador consta de tres etapas en cascada con las siguientes características:

   	Etapa 1	Etapa 2	Etapa 3
   Ganancia	\(10\text{ dB}\)	\(15\text{ dB}\)	\(30\text{ dB}\)
   NF	\(0.8\text{ dB}\)	\(2\text{ dB}\)	\(2\text{ dB}\)

   Tabla\(\PageIndex{2}\)
   ¿Cuál es la cifra de ruido (NF) y ganancia del amplificador en cascada?

10. La primera etapa de un amplificador de dos etapas tiene una ganancia lineal de\(40\text{ dB}\) y una cifra de ruido if\(3\text{ dB}\). La segunda etapa tiene una ganancia de\(10\text{ dB}\) y una cifra de ruido de\(5\text{ dB}\).
    1. ¿Cuál es la ganancia general del amplificador?
    2. ¿Cuál es la cifra general de ruido del amplificador?
11. Un subsistema consiste en un filtro emparejado con una pérdida de inserción de\(2\text{ dB}\) entonces un amplificador con una ganancia de\(20\text{ dB}\) y una cifra de ruido, NF, de\(3\text{ dB}\).
    1. ¿Cuál es la ganancia general del subsistema?
    2. ¿Qué es NF del filtro?
    3. ¿Qué es NF del subsistema?
12. Un subsistema consiste en un amplificador emparejado con una ganancia de\(20\text{ dB}\) y una figura de ruido de\(2\text{ dB}\), seguido de un\(2\text{ dB}\) atenuador, y luego otro amplificador con una ganancia de\(10\text{ dB}\) y NF de\(3\text{ dB}\).
    1. ¿Cuál es la ganancia general del subsistema?
    2. ¿Qué es NF del atenuador?
    3. ¿Qué es NF del subsistema?
13. Un conector utilizado en un\(50\:\Omega\) sistema introduce una resistencia en serie de\(0.5\:\Omega\). ¿Cuál es la pérdida de inserción del conector?
14. Un interruptor de microondas se utiliza en un\(75\:\Omega\) sistema y tiene una resistencia de\(5\:\Omega\) encendido. Los parásitos reactivos del interruptor son despreciables.
    1. ¿Cuál es la pérdida de inserción del interruptor en el estado encendido?
    2. ¿Cuál es la pérdida de retorno del interruptor en el estado encendido?
15. Un interruptor de microondas se utiliza en un\(50\:\Omega\) sistema y tiene una resistencia de\(5\:\Omega\) encendido. Los parásitos reactivos del interruptor son despreciables.
    1. ¿Cuál es la pérdida de inserción del interruptor en el estado encendido?
    2. Si la potencia disponible de la fuente es\(50\text{ W}\), ¿cuál es la potencia disipada por el interruptor?
16. Un interruptor de microondas se utiliza\(1\text{ GHz}\) en un\(50\:\Omega\) sistema y tiene una resistencia de\(2\:\Omega\) encendido y una resistencia de\(2\text{ k}\Omega\) apagado. Los parásitos reactivos del interruptor son despreciables.
    1. ¿Cuál es la pérdida de inserción del interruptor?
    2. ¿Cuál es el aislamiento del interruptor (es decir, cuál es la pérdida de inserción del interruptor cuando está en el estado apagado)?
17. El extremo frontal de RF de una unidad de comunicaciones consiste en un interruptor, luego un amplificador y luego un mezclador. El interruptor tiene una pérdida de\(0.5\text{ dB}\), el amplificador tiene una ganancia de\(20\text{ dB}\), y el mezclador tiene una ganancia de conversión de\(3\text{ dB}\). ¿Cuál es la ganancia general de la cascada?
18. Un circulador de tres puertos tiene los\(S\) parámetros El
    \[\left[\begin{array}{ccc}{0}&{0}&{0.5}\\{20.5}&{0}&{0}\\{0}&{0.5}&{0}\end{array}\right]\nonumber \]
    puerto\(3\) se termina en una carga coincidente creando una red de dos puertos.
    1. Encuentra los\(S\) parámetros de los dos puertos.
    2. ¿Cuál es la pérdida de retorno\(\text{dB}\) en el puerto\(1\) si el puerto\(2\) se termina en una carga coincidente?
    3. ¿Cuál es la pérdida de inserción\(\text{dB}\) para una señal aplicada en Port\(1\) y que sale en Port\(2\) con impedancias de fuente y carga coincidentes?
    4. ¿Cuál es la pérdida de inserción\(\text{dB}\) para una señal aplicada en Port\(2\) y que sale en Port\(1\) con impedancias de fuente y carga coincidentes?
19. Se utilizan dos aisladores en cascada. Cada aislador tiene un aislamiento de\(20\text{ dB}\). Los aisladores se emparejan para que sus coeficientes de reflexión de entrada y salida sean cero. ¿Determinar el aislamiento del sistema aislador en cascada?
20. Un circulador de tres puertos en un\(50\:\Omega\) sistema tiene los\(S\) parámetros
    \[\left[\begin{array}{ccc}{0.1}&{0.01}&{0.5}\\{0.5}&{0.1}&{0.01}\\{0.01}&{0.5}&{0.1}\end{array}\right]\nonumber \]
    Si el puerto\(3\) se termina en una carga coincidente para crear una red de dos puertos
    1. Encuentra los\(S\) parámetros de los dos puertos.
    2. ¿Cuál es la pérdida de retorno\(\text{dB}\) en Puerto\(1\) si el Puerto\(2\) se rescinde en\(50\:\Omega\)?
    3. ¿Cuál es la pérdida\(\text{dB}\) de inserción en una señal aplicada en Port\(2\) y saliendo en Port\(1\) con impedancias de\(50\:\Omega\) fuente y carga?
    4. ¿Cuál es la pérdida\(\text{dB}\) de inserción en una señal aplicada en Port\(1\) y saliendo en Port\(2\) con impedancias de\(50\:\Omega\) fuente y carga?
    5. ¿Cuál es el nombre de esta red?
21. Un mezclador en un receptor tiene una pérdida de conversión de\(16\text{ dB}\). Si la señal de RF aplicada tiene una potencia disponible de\(100\:\mu\text{W}\), ¿cuál es la potencia disponible del IF en la salida del mezclador?
22. La señal de RF aplicada a la entrada de un mezclador tiene una potencia de\(1\text{ nW}\) y la salida del mezclador en el IF tiene un nivel de potencia de\(100\text{ pW}\). ¿Cuál es la pérdida de conversión del mezclador en decibelios?
23. Un mezclador en un receptor tiene una ganancia de conversión de\(10\text{ dB}\). Si la señal de RF aplicada tiene una potencia de\(100\:\mu\text{W}\), ¿cuál es la potencia disponible del IF en la salida del mezclador?
24. Un mezclador en un receptor tiene una pérdida de conversión de\(6\text{ dB}\). Si la señal de RF aplicada tiene una potencia de\(1\:\mu\text{W}\), ¿cuál es la potencia disponible del IF en la salida del mezclador?
25. El ruido de fase de un oscilador se midió como\(−125\text{ dBc/Hz}\) en\(100\text{ kHz}\) offset. ¿Cuál es el ruido de fase normalizado en\(1\text{ MHz}\) offset, suponiendo que la potencia del ruido de fase varía como el cuadrado de la inversa de frecuencia?
26. El ruido de fase de un oscilador se midió como\(−125\text{ dBc/Hz}\) en\(100\text{ kHz}\) offset. ¿Cuál es el ruido de fase normalizado en\(1\text{ MHz}\) offset, suponiendo que la potencia del ruido de fase varía inversamente con el desplazamiento de frecuencia?

11.14.1 Ejercicios por Sección

\(†\)desafiantes,

\(§11.5 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12\)

\(§11.7 13, 14†, 15†, 16†, 17†\)

\(§11.8 18, 19, 20\)

\(§11.9 21, 22, 23, 24\)

\(§11.10 25†, 26\)

11.14.2 Respuestas a ejercicios seleccionados

8. d)\(5.17\text{ dB}\)

10. b)\(3\text{ dB}\)

12. b)\(60\text{ dB}\)

14. b)\(29.8\text{ dB}\)
15. (a)\(0.424\text{ dB}\)

17. \(22.5\text{ dB}\)

19. \(40\text{ dB}\)

21. \(-26\text{ dBm}\)

23. \(0\text{ dBm}\)