Lösungen zu den Lernzieltests des Kapitel 6
Zu 1: λ= c/f = 3∙108 m/s / (75∙103 1/s) = 4000 m (Langwelle); f = 600 MHz → λ = 0,5 m (Mikrowellen); f = 2,4 GHz → λ = 0,12m (Mikrowellen); f = 600 THz → λ = c/f = 3∙108 m/s / (6∙10-14 s-1) = 0,5 µm (sichtbares Licht); λ = 6 m → f = c/λ = 50 MHz (UKW); λ = 1,5 cm → f = 20 MHz (Mikrowellen); λ = 1,5 µm → f = 200 THz (Infrarot).
Zu 2: Im Mikrowellenbereich.
Zu 3: Fernbedienungen, IrDA-Schnittstelle, Glasfaser-Übertragung, IR -Übertragungstechnik.
Zu 4: Richtfunk, Mobilfunk, Satellitenfunk, Ortung, Radar, WLAN, Bluetooth (300 MHz – 300 GHz).
Zu 5: Konstruktiv: Wegunterschied Δs ist ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge λ
Destruktiv: Δs = (n + ½)λ, n = 0, 1, 2, 3, ….
Zu 6: Laufzeit t = s/c = 24000 km / (300 km/ms) = 80 ms; Laufzeit t = s/c = 600 m / (300 m/µs) = 2 µs.
Zu 7: Siehe Bild 6.5.
Zu 8: Vertikale Polarisation: Elektrisches Feld vertikal, magnetisches Feld horizontal
zirkulare Polarisation: Richtung des elektrischen Feldes dreht sich, magnetisches Feld senkrecht zum elektrischen Feld; beide Felder senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
Zu 9: Elektrisch kleine Antenne: rF > 2λ = 0,6 m.
Zu 10: Intensität: S = PS∙gS / (4πr2) = 10 W∙102,1/10 / ((4π(1 m)2) = 1,3 W/m2 bei r = 1 m
Intensität: S = 0,013 W/m2 bei r = 10 m, deutlich kleiner als Grenzwert (5 W/m2).
Zu 11: Halbwertsbreite in vertikaler Richtung halbiert sich, Gewinn erhöht sich um 3 dB.
Zu 12: Durch die Einführung von Phasenreglern.
Zu 13: Gewinn gegenüber λ/2-Dipol: (15 – 2,1) dB = 12,9 dBd.
Zu 14: Keine Abstrahlung in vertikaler Richtung, horizontal: gleichmäßige Abstrahlung.
Zu 15: Halbwertsbreite (3-dB-Linie): N = 2: 34°, N = 4: 20°, N = 8: 10°.
Zu 16: Siehe Bild 6.39 und Buchtext davor.
Zu 17: Durch einen Hornstrahler als Primärstrahler.
Zu 18: Die Halbwertsbreite ergibt sich zu:
Der Gewinn ergibt sich zu:
Zu 19: EIRP = TXPWR – LK, S + GS = 27 dBm – 4 dB + 20 dBi = 43 dBm.
Zu 20: Freiraumdämpfung LF = 32,4 + 20·log f [MHz] + 20·log r [km] = 132,4 dB
Empfangspegel: RXLEV = EIRP – LF + GE – LK, S = –73,4 dBm
starker Regen: zusätzlich 3 dB/km ∙ 5 km = 15 dB Verlust,
RXLEV = –88,4 dBm Installationshöhe a = ½ (λ·r)½ = ½ (0,015 m·5000 m)½ = 4,3 m über Hindernissen.
Zu 21: Siehe Abschnitt 6.3.
Zu 22: Überlagerung von Wellen (Reflexion), Abstände zwischen Einbrüchen → λ/2.
Zu 23: Wellenlänge bei 900 MHz größer, daher stärkere Beugung und besserer Empfang.
Zu 24: Metalle, wasserhaltige Substanzen.
Zu 25: Hohe Absorption durch Sauerstoff- und Wassermoleküle.
Zu 26: Feldtheoretische, strahlenoptische, empirische, semi-empirische Modelle.
Zu 27: Leitfähigkeit des Bodens, Wellenlänge.
Zu 28: Siehe Abschnitt 6.3.6.
Zu 29: Überreichweiten im UKW-Bereich durch Reflexionen an der Troposphäre.
Zu 30: Siehe Bilder 6.20 und 6.21 sowie begleitender Buchtext.
Zu 31: Prasselschutz.
Zu 32: Verbesserte Nebenkeulendämpfung im Frontbereich, Erregersystem nicht im Strahlengang, Reduktion störender Witterungseinflüsse.