Antenne e Telerilevamento. Esame

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1 ESAME DEL 21/05/2001 ESERCIZIO 1 (10 punti) Si progetti un antenna filare a monopolo con top loading per la frequenza di 2 MHz, in modo che presenti una resistenza di irradiazione di 1 Ω. La distribuzione di corrente sul monopolo deve essere tale che la l intensità di corrente in prossimità del carico capacitivo sia diminuita del 60% rispetto al suo valore massimo. Determinare quindi i valori della lunghezza e del diametro dell antenna (che deve essere pari almeno a 1/100 della lunghezza stessa), nonché il raggio del disco che costituisce il carico capacitivo, in modo che vengano soddisfatte le specifiche richieste. Per il progetto dell antenna si utilizzi il grafico allegato. Politecnico di Torino Pagina 1 di 1

2 Resistenza di irradiazione di un antenna verticale con distribuzione di corrente triangolare Politecnico di Torino Pagina 2 di 2

3 ESERCIZIO 2 (10 punti) Si progetti l antenna ricevente (riflettore parabolico e illuminatore a tromba) per un sistema di telecomunicazioni satellitare operante alla frequenza di 12 GHz, il cui ricevitore è caratterizzato da una banda di 20 MHz e da una temperatura di rumore di 300 K. L antenna, posta su un satellite geostazionario (altezza dell orbita: H = km) trasmette il segnale con una potenza P t = 50 W ed è caratterizzata da un guadagno di 32 db. Si chiede di: 1) calcolare il guadagno dell antenna ricevente necessario a garantire un rapporto segnale rumore di almeno 15 db (segnale ricevuto sul paraboloide); 2) calcolare il livello di tapering ai bordi della parabola (in db), sapendo che il guadagno dell antenna verso il primo satellite indesiderato (posto a 3.3 dalla direzione di puntamento) e verso il secondo (posto a 6 ) e` rispettivamente di 28 db e di 34 db inferiore al guadagno massimo (per calcolare l angolo a metà potenza si applichi la relazione approssimata G = 30000/ϑ 2 3dB (gradi)); 3) calcolare il diametro del paraboloide per il quale l efficienza di apertura assume il valore più elevato tra le varie possibili scelte, tenendo conto che lo scarto quadratico medio dalla superficie del paraboloide ideale è ε/λ = 0.015; 4) progettare l illuminatore in modo che venga garantito un fascio simmetrico sui due piani, supponendo trascurabile l errore di fase sulla bocca della tromba. Per il progetto si utilizzino i grafici allegati. Politecnico di Torino Pagina 3 di 3

4 Efficienza di apertura e inviluppo dei primi lobi secondari per paraboloidi simmetrici, al variare del tapering ai bordi e del rapporto f/d Politecnico di Torino Pagina 4 di 4

5 ~ H Diagrammi normalizzati di irradiazione di trombe rettangolari nei due piani ( F ~F H 0 ~ E F ~F ), al variare dell errore di fase sull apertura 0 E () db Politecnico di Torino Pagina 5 di 5 () db e

6 ESERCIZIO 3 (10 punti) Un radar da satellite, posto a 400 km di altezza, è dotato di un antenna di dimensioni L = 3 m e W = 1.5 m (si supponga che l efficienza di apertura sia unitaria) e osserva la scena con un angolo di puntamento di 15 rispetto alla verticale locale (vedi figura). Il sistema lavora ad una frequenza di 5 GHz e trasmette un segnale con banda 10 MHz (il ricevitore è ottimo, quindi ha una banda coincidente con la banda del segnale trasmesso). La temperatura di rumore del ricevitore è di 160 K. Inoltre, la backscattering cross section per unità di area nella direzione di osservazione vale 10 db. Si determini la minima potenza richiesta in trasmissione in modo che venga garantito un rapporto segnale/rumore di almeno 10 db, tenendo conto che il segnale ricevuto risulta essere attenuato dalla presenza di un fenomeno precipitativo che interessa gli ultimi 10 km di propagazione del segnale dal satellite alla superficie terrestre (attenuazione α = 0.01 db/km). v L W h θ S X a Politecnico di Torino Pagina 6 di 6