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CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA TURMA: ELT0701N VISTO DO COORDENADOR PROVA TRAB. GRAU RUBRICA DO PROFESSOR DISCIPLINA: ANÁLISE DE SINAIS E SISTEMAS AVALIAÇÃO REFERENTE: A1 A2 A3 PROFESSOR: VINICIUS COUTINHO DE OLIVEIRA MATRÍCULA: Nº NA ATA: DATA: 30/11/2017 NOME DO ALUNO: UNIDADE: BONSUCESSO ******************************** IMPORTANTE ******************************** LEIAM OS ENUNCIADOS DAS QUESTÕES COM A MÁXIMA ATENÇÃO. É permitido usar calculadora. Não é permitido consultar qualquer material além do fornecido com a prova. Raciocínio e respostas devem ser registrados neste caderno, no espaço reservado respectivo a cada questão. Favor escrever o mais legivelmente possível. RESOLVAM AS QUESTÕES DE MANEIRA ORGANIZADA. FAÇAM A PROVA COM CALMA E ATENÇÃO! No resultado das questões numéricas, indique sempre as unidades! Tenha o cuidado de notá-las corretamente!!! O tempo total de prova será indicado no quadro, sendo este tempo improrrogável. A nota máxima desta prova escrita é 10,0 (dez). Sobre a nota obtida pelo aluno nesta prova escrita será aplicado um peso de 0,9, pois esta equivale a 90% da nota da A2. Boa prova!!! ******************************** FORMULÁRIO ******************************** Conversão de relação de potências da escala linear para a logarítmica: P_log = 10 log (P2/P1). Conversão de relação de tensões da escala linear para a logarítmica: U_log = 20 log (U2/U1). ************************************************************************************* ******************** CADERNO DE QUESTÕES E RESPOSTAS ******************** ************************************************************************************* [Q.1] Seja aplicado a um conversor A/D (analógico-digital) o sinal representado no domínio da frequência da Figura Q.1. Nesta mesma figura, é mostrada a frequência de amostragem, fs. Responda, com justificativa: ocorrerá aliasing? Caso afirmativo, calcule o valor da(s) frequência(s) de aliasing e indique qual deveria ser a mínima frequência de amostragem. [1,5 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1] Vide próxima página. [CONTINUAÇÃO DA RESPOSTA DA Q.1] [PADRÃO DE RESPOSTA] Sim, pois a frequência mais alta do sinal composto de entrada é maior do que a frequência de Nyquist. (pode complementar assim:) A frequência de Nyquist corresponde à metade do valor da frequência de amostragem. Na questão, a frequência de amostragem é fs = 6 kHz e a frequência de Nyquist é fN = fs/2 = 3 kHz. Sendo a freqüência mais alta do sinal de entrada igual a 3,5 kHz, ocorrerá aliasing. [+0,6 p. se responder conforme o padrão acima] Alias F3 = |6 – 3,5| = 2,5 kHz. [+0,6 p. se calcular esta frequência de aliasing] [descontar -0,2 p. por freqüência de aliasing indevidamente calculada] A mínima freqüência de amostragem deste sistema deveria ser 7 kHz. [+ 0,3 p. se indicar esta fs corretamente] FIGURA Q.1 [Q.2] Seja o enlace de radiocomunicações indicado, de maneira simplificada, na Figura Q.2. FIGURA Q.2 Sejam, também, os seguintes parâmetros do enlace: Parâmetro Descrição PTX Potência do transmissor LCONN Perda no conector LCABLE Perda no cabo GANT_TX Ganho da antena transmissora LPATH Perda de propagação GANT_RX Ganho da antena receptora O rádio transmissor opera à potência PTX de 20 W. Cada conector do sistema irradiante introduz uma perda (LCONN) de 0,5 dB. Cada lance de cabo introduz uma perda de 50% da potência do sinal (o parâmetro LCABLE representa esta perda). O parâmetro LPATH totaliza as perdas por propagação do sinal (devido à atenuação no espaço livre e a outros fenômenos), LPATH = 150 dB. Ambas as antenas possuem ganho de 15 dBi. O sinal será finalmente recebido pelo rádio receptor caso sua potência seja superior à sensibilidade do receptor, SRX. Determine, a seguir, com demonstração dos cálculos (obs.: não será validada a questão se não forem demonstrados os cálculos!): a. O valor de PTX em dBW. [0,5 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (a)] [GABARITO] P(dBW) = 10 log (20 W/1W) = 13 dBW. [0,5 ponto se responder corretamente] b. O valor da potência do sinal recebido PRX pelo rádio receptor neste enlace. Indique a unidade! [1,5 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (b)] [GABARITO] PRX = PTX (LCONN × 4) (LCABLE × 2) + GANT_TX (LPATH) + GRNT_RX PRX = 13 dBW 2,0 dB 6,0 dB + 15 dBi 150,0 dB + 15 dBi PRX = 115,0 dBW. [1,5 ponto se responder corretamente] [-1,0 ponto se não indicar a unidade corretamente] c. Considerando que a sensibilidade SRX do receptor seja de 112 dBW, e com base no valor da potência do sinal recebido (calculado no item anterior), assinale nas lacunas V (verdadeiro) ou F (falso) para cada uma das afirmativas a seguir. [1,0 ponto] [ F ] O sistema está funcionando perfeitamente, pois PRX é maior que SRX. [ V ] Uma opção a se considerar para que o sistema funcione é usar cabos com menor perda. [ V ] Uma opção a se considerar para que o sistema funcione é usar antenas com maior ganho. [ F ] Uma opção a se considerar para que o sistema funcione é operar em faixa de frequência mais alta. [ V ] Uma opção a se considerar para que o sistema funcione é reduzir a distância do enlace. [+0,2 ponto por opção corretamente indicada] [Q.3] Seja o conversor D/A (digital-analógico) mostrado na Figura Q.3, com quatro entradas, D0, D1, D2 e D3, sendo D3 o bit mais significativo da palavra binária, e D0 o menos significativo. Para um estado binário alto correspondente a +VCC = 2,8 V, calcule o valor de tensão na saída |Vout| para uma palavra binária de entrada 1010. Demonstre seus cálculos. Não será validada a questão se não forem demonstrados os cálculos. [1,0 ponto] FIGURA Q.3 [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3] [GABARITO] |Vout| = 2,8 + 0/2 + 2,8/4 + 0/8 = 3,5 V. [1,0 ponto se responder corretamente, com os cálculos] [Q.4] A Figura Q.4 ilustra um sinal de tensão (que é uma amostra sonora) denominado U2, cujo valor é de 1 V (rms). Pela Figura Q.4 se verifica, também, que este sinal é gradativamente reduzido, a passos de 3 dB. FIGURA Q.4 Com respeito ao referido sinal de tensão, assinale, a seguir, a opção correta. [1,0 ponto] (a) No primeiro passo de redução, verifica-se um sinal U2’ cujo valor é 0,5 V (rms). (b) No segundo passo de redução, verifica-se um sinal U2’ cujo valor é 0,707 V (rms). (c) No segundo passo de redução, verifica-se um sinal U2’ cujo valor é 0,5 V (rms). (d) No segundo passo de redução, verifica-se um sinal U2’ cujo valor é 0,25 V (rms). (e) Nenhuma das afirmativas acima. [GABARITO] Opção correta: (C) [1,0 ponto se responder corretamente] [Q.5] Calcule o valor médio das formas de onda mostradas nas Figura Q.5(a) e Q.5(b). Obs.: demonstre seus cálculos. Não será validada a questão se não forem demonstrados os cálculos! [1,0 ponto] FIGURA Q.5(a) FIGURA Q.5(b) [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.5] [GABARITO] Figura Q.5(a) VDC = [(20 × 8×10 -6 ) + (0 × 2×10 -6 )]/(10×10 -6 ) = [(160 × 10-6) + (0)]/(10×10-6) = 160/10 = 16 V. [+0,5 ponto, descontar -0,25 p. se não puser a unidade] Figura Q.5(b) Por definição, T DC dttv T V 0 )( 1 = [(10×10 -6 ) (30)/2] / (10×10-6) = 15 V. [+0,5 ponto, descontar -0,25 p. se não puser a unidade] [Q.6] Um conversor A/D(analógico-digital) de 8 bits produz uma palavra binária quantizada 11001010. Esta palavra é então codificada antes de ser transmitida, adotando-se para isto um esquema de código de paridade ímpar. Com relação ao sistema acima exemplificado, sejam as assertivas a seguir. I. A palavra transmitida é 110010100. II. A palavra transmitida é 110010101. III. Utilizar um conversor A/D de 4 bits resulta em um erro de quantização menor. IV. A paridade protege contra erros de transmissão. V. A paridade reduz o erro de quantização. Assinale abaixo a opção correta. [1,5 ponto] (a) São falsas as afirmativas I, III e IV. (b) São falsas as afirmativas I, III e V. (c) São falsas as afirmativas II, III e IV. (d) São falsas as afirmativas II, III e V. (e) A afirmativa III é verdadeira. [GABARITO] Opção correta: (B) [1,5 ponto se responder corretamente] [Q.7] Seja o espectro eletromagnético, ilustrado na Figura Q.7, e sejam os trechos a seguir, que discorrem sobre comunicações sem fio. Trecho 1: “Sistemas de menor frequência, p. ex. LF e MF, tipicamente, usam antenas ( I ) do que as de VHF. Sistemas de maior frequência, p. ex. SHF, possuem banda passante (II) do que sistemas de comunicação na faixa de HF (ex. cabos coaxiais).” Trecho 2: “Esquemas de modulação de ordens mais altas (isto é, os que enviam mais bits/símbolo) são ( III ) robustos contra erros de transmissão decorrentes do efeito do ruído e interferências.” FIGURA Q.7 Assinale, no quadro-resposta a seguir, a opção em que todas as lacunas sejam corretamente completadas. [1,0 ponto] ( I ) ( II ) ( III ) ( A ) menores menor menos ( B ) menores maior mais ( C ) maiores maior menos ( D ) maiores menor mais ( E ) maiores maior mais [GABARITO] Opção correta: (C) [1,0 ponto se responder corretamente] ************************************** FIM **************************************
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