Työohjeen lopusta löytyy perustietoa spektrianalysaattorista. Vastaa sen perusteella.

Mitkä seuraavista määritelmistä kuvaavat spektrianalysaattoria?

Oikea vastaus +1p, väärä -0,5p.

3. Tehtävä:

Käytössä on testijärjestelmä, jonka läpäisemää ylärajataajuutta kuparikaapelissa tutkitaan. Verkkoon lähetetään kanttiaallon muotoista digitaalista testisignaalia

Teoreettista kanttiaaltoa, jonka amplitudi a=1 ja taajuus f₀, voidaan kuvata kaavalla:

Jos testisignaalin taajuus f₀ = 75,2 MHz ja järjestelmän läpäisemä ylärajataajuus on 700 MHz, mikä on tällöin suurin kanttiaallon taajuuskomponenteista (f₀, 3f₀, 5f₀, 7f₀, 9f₀, 11f₀, ....), joka läpäisee kanavan?

Vastaus:

Anna vastauksesi kolmen merkitsevän numeron tarkuudella MHz:nä, pelkkänä lukuarvona, esim. 448. Virhemarginaali ±1.

2. Tehtävä

Kysymys 2.

Oletaan, että antennin sovitusta on parannettu ja seisovanaallonsuhteeksi saadaan:

VSWR= 1,22

Mitä tämä tarkoittaa takaisin heijastuvana tehona?

Vastaus

Anna vastauksesi prosentteina, yhden desimaalin tarkuudella, virhemarginaali ±0,1%-yksikköä. Anna vastauksena pelkkä lukuarvo.

2. Tehtävä

TAUSTA

Monipoliantennille voidaan laskea heijastuskerroin Γ = (Z_L-Z₀)/(Z_L+Z₀), kun kaapelin ominaisimpedanssi Z₀ = 50 Ω  ja antennin impedanssi Z_L = 36,5 Ω +j21,25 Ω oheisen heijastuskerroinesimerkin mukaisesti.

Seisovanaallonsuhteeksi VSWR saadaan VSWR = (1+ρ)/(1-ρ) ≈1,778, missä ρ = |Γ| ≈ 0,282643781.

Vastaavasti ρ voidaan laskea VSWR:n avulla: ρ = (VSWR-1)/(VSWR+1).

Mitä tämä tarkoittaa takaisin heijastuvana jännitteenä tai tehona?

ρ ≈ 0,282643781 ≈ 28%

eli n. 28% jännitteestä heijastuu takaisin

Eli tehona ρ² ≈ 0,282643781² ≈0,0799 ≈ 8,0%

eli n. 8,0% tehosta heijastuu takaisin

Kysymys 1:

Oletaan, että antennin sovitusta on parannettu ja seisovanaallonsuhteeksi saadaan:

VSWR= 1,22

Mitä tämä tarkoittaa takaisin heijastuvana jännitteenä?

Vastaus

Anna vastauksesi prosentteina, yhden desimaalin tarkuudella, virhemarginaali ±0,1%-yksikköä. Anna vastauksena pelkkä lukuarvo.

1. Tehtävä

Koaksiaalikaapelissa epäillään katkosta. Vikaa selvitetään kaapelitutkalla, joka antaa heijastuneen pulssin edestakaiseksi kulkuajaksi t = 146 µs ja pulssi heijastuu saman vaiheisena lähtevän pulssin kanssa.

Millä etäisyydellä vika on? Kaapelin etenemiskerroin on k= 0,6 ja valonnopeus c = 2,9979*10⁸ m/s.

Vastaus

Vastaa yhden desimaalin tarkkuudella, yksikkönä metri [m]. Lähtöarvot oletaan tarkoiksi (vaikka merkitseviä numeroita ei ole esitetty enempää kulkuajalle t ja kertoimelle k.

Anna vastaus pelkkänä numeroarvona, esim. 7430,6, ilman yksikköä. Virhemarginaali ±0,1

Kanttiaallon rakenne

Kanttiaallon (digitaalisen signaalin) rakenne aika- ja taajuustasossa ks. Lisämateriaalia labratöihin (OneDrive-jako) > Spectrum ja moniste kpl 3.5.

Ao. kuvassa vasemmalla näkyy täydellinen kanttiaalto (taajuus f) ja oikealla kanttiaallon sisältämät taajuuskomponentit (f, 3f, 5f, 7f …)

Kaavat

Kanttiaallon Fourier-sarjat löytyvät esim. Tammertekniikan kaavastosta, s. 77.

Korvataan x-akselin muuttaja x --> t  (aika) ja funktio f --> s  (s = signaali ajan funktiona), jolloin voidaan esittää taulukkokirjan kaava helpommin tulkittavassa muodossa:

Esimerkki

Alla on kaava kanttiaallolle, jonka amplitudi a = 2,5 V ja perustaajuus f₀ = 1000 Hz.

Tehtävä

Laske signaalin s(t) arvo ajan hetkellä t = 1s kanttiaallolle, jonka amplitudi a = 7,6 V ja perustaajuus f₀ = 222,8 Hz. Käytä laskussa vain kolmea ensimmäistä sinitermiä (eli f₀, 3f₀  ja 5f₀). Muista käyttää radiaaneja. Ilmoita tulos yhden desimaalin tarkkuudella.

Spektrikuvaajat

Lisämateriaalia labratöihin (OneDrive-jako) > Spectrum ja monisteen luku 3.5 Spektri

Tunnista seuraavat kolme spektriä. Valitse oikealta pudotusvalikosta oikea.

AM-signaali

Katso monisteesta 6.1. Analogiset modulaatiot ja työohjeesta kohta 3. AM- ja FM-spektrit

Kuvan AM-modulaatioon pätee kaava: P_LSB = P_USB = m²·P_C/4

Laske, mikä on modulaatioindeksin m arvo. Voit käyttää seuraavia arvoja laskuissa:

P_C = 853,6 µW (keskellä)

Vastaa kolmen numeron tarkkuudella prosentteina, esim. 1) 32,4 (ilman %-merkkiä). Virhemarginaali ±0,1

Työohjeen lopusta löytyy perustietoa spektrianalysaattorista. Vastaa sen perusteella.

Mitkä seuraavista määritelmistä EIVÄT kuvaa spektrianalysaattoria?

Oikea vastaus +1p, väärä -0,5p.

3. Tehtävä:

Käytössä on testijärjestelmä, jonka läpäisemää ylärajataajuutta kuparikaapelissa tutkitaan. Verkkoon lähetetään kanttiaallon muotoista digitaalista testisignaalia

Teoreettista kanttiaaltoa, jonka amplitudi a=1 ja taajuus f₀, voidaan kuvata kaavalla:

Jos testisignaalin taajuus f₀ = 66 MHz ja järjestelmän läpäisemä ylärajataajuus on 700 MHz, mikä on tällöin suurin kanttiaallon taajuuskomponenteista (f₀, 3f₀, 5f₀, 7f₀, 9f₀, 11f₀, ....), joka läpäisee kanavan?

Vastaus:

Anna vastauksesi kolmen merkitsevän numeron tarkuudella MHz:nä, pelkkänä lukuarvona, esim. 448. Virhemarginaali ±1.