ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ

ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ α. Τι ονοµάζουµε διασπορά οπτικού παλµού σε µια οπτική ίνα; Ποια φαινόµενα παρατηρούνται λόγω διασποράς; (Αναφερθείτε σε κατάλληλα σχήµατα) β. Εξηγήστε πως η διασπορά επηρεάζει το BW της οπτικής ίνας καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο µετράται η διασπορά µιας οπτικής ίνας. α. Πόσων ειδών δίοδοι εκποµπής υπάρχουν; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά τους σε σχέση µε τις Laser; β. Ποιο είναι το µεγαλύτερο µειονέκτηµα της χρήσης των LEDs. Εάν ισχύει η σχέση Ε=(Ε C +k a E m συνω m t)συνω C t, όπου Ε είναι το πλάτος ενός διαµορφωµένου ΑΜ σήµατος, να αποδείξετε ότι ο ρυθµός µεταβολής του πλάτους εξαρτάται από τη συχνότητα f m του διαµορφώνοντος σήµατος Να σχεδιαστεί στο επίπεδο πλάτους-συχνότητας, το φάσµα ενός σήµατος µε διαµόρφωση πλάτους διπλής πλευρικής ζώνης µε κατάργηση του φέροντος, στο οποίο η φέρουσα έχει πλάτος και συχνότητα αντίστοιχα E C =1 V, f C =1450 khz, η δε πληροφορία έχει E m =15 mv, f m =5 khz. Ποια είναι η εκπεµπόµενη ισχύς του σήµατος για m=85%; Καλείστε να σχεδιάσετε και να εγκαταστήσετε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστηµα σε ένα κτιριακό συγκρότηµα το οποίο να εξυπηρετεί τις ανάγκες µετάδοσης τηλεοπτικών, τηλεφωνικών και σηµάτων δικτύου υπολογιστών. Σας δίνεται η δυνατότητα να κάνετε χρήση οπτικών ή συµβατών καλωδίων ή συνδυασµό και των δύο. α. Ποια είναι τα κριτήρια βάσει των οποίων θα επιλέξετε το είδος του καλωδίου που θα χρησιµοποιήσετε;. β. Αναφέρετε λεπτοµερώς τους τεχνικούς λόγους βάσει των οποίων θα κάνετε τις επιλογές σας σε σχέση και µε τις προδιαγραφές του χώρου εγκατάστασης. α. Πόσα είδη συνδέσεων µεταξύ οπτικών ινών υπάρχουν; Περιγράψτε τον τρόπο σύνδεσης κάθε είδους. β. Τι ονοµάζουµε διασπορά οπτικού παλµού σε µια οπτική ίνα; Ποια φαινόµενα παρατηρούνται λόγω διασποράς; (Αναφερθείτε σε κατάλληλα σχήµατα) γ. Εξηγήστε πως η διασπορά επηρεάζει το BW της οπτικής ίνας καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο µετράται η διασπορά µιας οπτικής ίνας. 1

α. Πόσων ειδών δίοδοι εκποµπής υπάρχουν; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά τους σε σχέση µε τις Laser; β. Ποιο είναι το µεγαλύτερο µειονέκτηµα της χρήσης των LEDs. γ. Σχεδιάστε και εξηγήστε τη λειτουργία ενός κυκλώµατος οδήγησης LED µε αναλογικό σήµα. Εάν ισχύει η σχέση Ε=(Ε C +k a E m συνω m t)συνω C t, όπου Ε είναι το πλάτος ενός διαµορφωµένου ΑΜ σήµατος, να αποδείξετε ότι: 1. ο ρυθµός µεταβολής του πλάτους εξαρτάται από τη συχνότητα f m του διαµορφώνοντος σήµατος 2. το µέγιστο πλάτος του διαµορφωµένου σήµατος εξαρτάται από τον συντελεστή διαµόρφωσης m Να σχεδιαστεί στο επίπεδο πλάτους-συχνότητας, το φάσµα ενός σήµατος µε διαµόρφωση πλάτους διπλής πλευρικής ζώνης µε κατάργηση του φέροντος, στο οποίο η φέρουσα έχει πλάτος και συχνότητα αντίστοιχα E C =1 V, f C =1450 khz, η δε πληροφορία έχει E m =15 mv, f m =5 khz. Ποια είναι η εκπεµπόµενη ισχύς του σήµατος για m=85%; α) Αναφέρατε τους λόγους (µε κατάλληλες επεξηγήσεις) για τους οποίους έχουν αυξηθεί οι απαιτήσεις για τις µελλοντικές δικτυακές επικοινωνίες) β) Σχεδιάστε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστηµα παραγωγής σήµατος TDM µε µετάδοση µέσω οπτικής ίνας. Τι προβλήµατα παρουσιάζει ένα τέτοιο σύστηµα; Αναφέρατε και περιγράψτε τους τρόπους µε του οποίους µπορούν να αντιµετωπιστούν τα παραπάνω προβλήµατα. Αναφέρετε τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα των οπτικών ινών σε σχέση µε τα συµβατικά καλώδια. Αναφέρεται τους τύπους των οπτικών ινών και τα χαρακτηριστικά κάθε τύπου Ποια είναι τα κριτήρια βάσει των οποίων θα προτιµούσατε τη χρήση καλωδίων από οπτικές ίνες παρά συµβατικών από χαλκό. Αναφέρετε λεπτοµερώς τους τεχνικούς λόγους βάσει των οποίων θα κάνετε τις επιλογές σας σε σχέση και µε τις προδιαγραφές του χώρου εγκατάστασης. Τι ονοµάζουµε διασπορά οπτικού παλµού σε µια οπτική ίνα; Ποια φαινόµενα παρατηρούνται λόγω διασποράς; (Αναφερθείτε σε κατάλληλα σχήµατα) Εξηγήστε πως η διασπορά επηρεάζει το BW της οπτικής ίνας καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο µετράται η διασπορά µιας οπτικής ίνας. 2

Η οπτική ισχύς που συζευγνύεται σε µια οπτική ίνα δίνεται από τη σχέση: m + 1 A P C = (NA) 2 A α) Εξηγήστε τι παριστάνουν τα: m, A f /A e, (NA), P e. β) Εάν ένα LED µε P e =5 mw, m=2 ζευκτεί µε µια ίνα µε ΝΑ=0,37 και διάµετρο πυρήνα 85 µm και είναι (A f /A e )=0,53 πόση ισχύς φωτός θα περάσει στην ίνα; f e 2 P e Περιγράψτε µε κατάλληλα σχήµατα τη διαµόρφωση συχνότητας. Ποια είναι τα πλεονεκτήµατα της διαµόρφωσης αυτής σε σχέση µε τη διαµόρφωση πλάτους; Τι παριστάνει το δίπλα κύκλωµα; Εξηγήστε τον ρόλο του κάθε εξαρτήµατος. α. Ποια είναι τα κριτήρια βάσει των οποίων θα επιλέξετε το είδος του καλωδίου οπτικής ίνας που θα χρησιµοποιήσετε;. β. Αναφέρετε λεπτοµερώς τους τεχνικούς λόγους βάσει των οποίων θα κάνετε τις επιλογές σας σε σχέση και µε τις προδιαγραφές του χώρου εγκατάστασης. α. Πόσα είδη συνδέσεων µεταξύ οπτικών ινών υπάρχουν; Περιγράψτε τον τρόπο σύνδεσης κάθε είδους. β. Τι ονοµάζουµε διασπορά οπτικού παλµού σε µια οπτική ίνα; Ποια φαινόµενα παρατηρούνται λόγω διασποράς; (Αναφερθείτε σε κατάλληλα σχήµατα) γ. Εξηγήστε πως η διασπορά επηρεάζει το BW της οπτικής ίνας καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο µετράται η διασπορά µιας οπτικής ίνας. α. Πόσων ειδών δίοδοι εκποµπής υπάρχουν; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά τους σε σχέση µε τις Laser; β. Ποιο είναι το µεγαλύτερο µειονέκτηµα της χρήσης των LEDs. γ. Σχεδιάστε και εξηγήστε τη λειτουργία ενός κυκλώµατος οδήγησης LED µε αναλογικό σήµα. 3

Εάν ισχύει η σχέση Ε=(Ε C +k a E m συνω m t)συνω C t, όπου Ε είναι το πλάτος ενός διαµορφωµένου ΑΜ σήµατος, να αποδείξετε ότι: 3. ο ρυθµός µεταβολής του πλάτους εξαρτάται από τη συχνότητα f m του διαµορφώνοντος σήµατος 4. το µέγιστο πλάτος του διαµορφωµένου σήµατος εξαρτάται από τον συντελεστή διαµόρφωσης m Να σχεδιαστεί στο επίπεδο πλάτους-συχνότητας, το φάσµα ενός σήµατος µε διαµόρφωση πλάτους διπλής πλευρικής ζώνης µε κατάργηση του φέροντος, στο οποίο η φέρουσα έχει πλάτος και συχνότητα αντίστοιχα E C =1 V, f C =1450 khz, η δε πληροφορία έχει E m =15 mv, f m =5 khz. Ποια είναι η εκπεµπόµενη ισχύς του σήµατος για m=85%; α) Αναφέρατε τους λόγους (µε κατάλληλες επεξηγήσεις) για τους οποίους έχουν αυξηθεί οι απαιτήσεις για τις µελλοντικές δικτυακές επικοινωνίες. β) Σχεδιάστε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστηµα παραγωγής σήµατος TDM µε µετάδοση µέσω οπτικής ίνας. Τι προβλήµατα παρουσιάζει ένα τέτοιο σύστηµα; Αναφέρατε και περιγράψτε τους τρόπους µε του οποίους µπορούν να αντιµετωπιστούν τα παραπάνω προβλήµατα. Αναφέρετε τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα των οπτικών ινών σε σχέση µε τα συµβατικά καλώδια. Αναφέρεται τους τύπους των οπτικών ινών και τα χαρακτηριστικά κάθε τύπου Το παρακάτω σχήµα δείχνει το φάσµα συχνοτήτων ενός διαµορφωµένου ΑΜ σήµατος. α) Πόση είναι η ισχύς του φέροντος και των δύο πλευρικών; 5 V 2,5 V m=1 100 khz β) Πόσο είναι το εύρος φάσµατος του σήµατος; 4

γ) Εάν γίνει καταστολή του φέροντος πόση γίνεται η ισχύς των πλευρικών; δ) Πόση θα είναι η ισχύς εάν εκπέµπεται DSB-SC Περιγράψτε µε κατάλληλα σχήµατα τη διαµόρφωση συχνότητας. Ποια είναι τα πλεονεκτήµατα της διαµόρφωσης αυτής σε σχέση µε τη διαµόρφωση πλάτους; Περιγράψτε µε κατάλληλα σχήµατα τη διασπορά οπτικού παλµού. Ποια είναι τα κριτήρια βάσει των οποίων θα προτιµούσατε τη χρήση καλωδίων από οπτικές ίνες παρά συµβατικών από χαλκό. Αναφέρετε λεπτοµερώς τους τεχνικούς λόγους βάσει των οποίων θα κάνετε τις επιλογές σας σε σχέση και µε τις προδιαγραφές του χώρου εγκατάστασης. Τι ονοµάζουµε διασπορά οπτικού παλµού σε µια οπτική ίνα; Ποια φαινόµενα παρατηρούνται λόγω διασποράς; (Αναφερθείτε σε κατάλληλα σχήµατα) Εξηγήστε πως η διασπορά επηρεάζει το BW της οπτικής ίνας καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο µετράται η διασπορά µιας οπτικής ίνας. Εάν ισχύει η σχέση Ε=(Ε C +k a E m συνω m t)συνω C t, όπου Ε είναι το πλάτος ενός διαµορφωµένου ΑΜ σήµατος, να αποδείξετε ότι: ο ρυθµός µεταβολής του πλάτους εξαρτάται από τη συχνότητα f m του διαµορφώνοντος σήµατος το µέγιστο πλάτος του διαµορφωµένου σήµατος εξαρτάται από τον συντελεστή διαµόρφωσης m Τι είναι διαµόρφωση και πού χρησιµοποιείται; Τι ονοµάζουµε φέρον σήµα και τι σήµα πληροφορίας; Αναφέρατε τα βασικά είδη διαµόρφωσης. Τι ονοµάζουµε συντελεστή διαµόρφωσης και τι άνω και κάτω πλευρική ζώνη; Ποιο είναι το εύρος ζώνης ενός ΑΜ σήµατος; Υπολογίστε το εύρος ζώνης ενός ΑΜ σήµατος, όταν το σήµα πληροφορίας είχε συχνότητα 8 khz. Σχεδιάστε το φασµατικό περιεχόµενο του σήµατος αυτού. Ποιο είναι το µειονέκτηµα των FM σηµάτων; Υπολογίστε το εύρος ζώνης ενός FM σήµατος όταν το σήµα πληροφορίας έχει συχνότητα 8 khz. Σχεδιάστε το φασµατικό περιεχόµενο του σήµατος αυτού. 5

Έστω ένα σήµα πληροφορίας συχνότητας 4 khz. Το σήµα διαµορφώνεται αρχικά κατά πλάτος και το ίδιο σήµα διαµορφώνεται στη συνέχεια κατά συχνότητα. Υπολογίστε όλα τα βασικά µεγέθη τόσο του προκύπτοντος ΑΜ σήµατος όσο και του αντίστοιχου FM σήµατος. Ποια τα πλεονεκτήµατα και τα µειονεκτήµατα των δύο µεθόδων διαµόρφωσης; Να υπολογιστεί το µήκος κύµατος, όταν η συχνότητα του είναι f = 40 MHz Λύση: λ = c/f = 3. 10 8 /4. 10 7 = 0,75. 10 m =7,5 m Να υπολογιστεί η ταχύτητα του ηλεκτροµαγνητικού κύµατος σε µέσον που παρουσιάζει σχετική διηλεκτρική σταθερά ε = 2,25. Λύση: c = c/ ε = 3. 10 8 / 2,25 =3. 10 8 /1,5 == 2. 10 8 m/sec Η ολική ισχύς φέροντος διαµορφωµένου µε SSBsc είναι 250 Watt. Να προσδιοριστεί η ωφέλιµη ισχύς του σήµατος. Λύση: Όλη η ισχύς είναι ωφέλιµη, άρα 250 Watts H ζώνη των µεσαίων εκτείνεται από 531 khz έως 1602 khz. Με τον περιορισµό της φασµατικής ζώνης των ακουστικών σηµάτων έως 4,5 khz, να προσδιοριστεί ο αριθµός των ραδιοφωνικών εκποµπών µε ΑΜ διαµόρφωση που µπορούν να συνυπάρξουν στην παραπάνω ζώνη. Να προσδιοριστεί επίσης πόσες θα ήταν αυτές οι εκποµπές, αν είχε υιοθετηθεί διαµόρφωση SSBsc. Λύση: Το εύρος φάσµατος στην ΑΜ είναι 2F max = 9 khz. Άρα, Ν= (1602 531) / 9 = 119 ανεξάρτητοι ραδιοφωνικοί σταθµοί. Στην SSB το εύρος φάσµατος είναι το µισό, άρα θα µπορούσαν να υπάρξουν 2. 104 = 208 ραδιοφωνικοί σταθµοί. Τι είναι η οπτική ίνα; Να αναφερθούν τα πλεονεκτήµατα των οπτικών ινών σε σχέση µε άλλους τρόπους µετάδοσης. Πώς υπολογίζεται η ταχύτητα του φωτός στην οπτική ίνα; Να σχολιαστεί ο τρόπος παγίδευσης και διάδοσης του φωτός στην οπτική ίνα. Τι ονοµάζεται αριθµητικό άνοιγµα της οπτικής ίνας; Να αναφερθούν βασικές εφαρµογές των οπτικών ινών. 6

Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής 7

8

11. Εάν ένας ραδιοφωνικός ποµπός που εκπέµπει στους 1610-1620 khz, µπορεί να µεταδώσει µουσική; Γιατί; 9

10

11