Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Elektronika mikrofalowa

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELEIF-ISP-MIKE Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Elektronika mikrofalowa
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty obowiązkowe )-Elektronika i fotonika-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 2.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

MIKE

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawami elektroniki mikrofalowej. Przedmiot jest kontynuacją „Teorii elektromagnetyzmu” i ma zapewnić podstawowe informacje wymagane dla kolejnych przedmiotów związanych tematyką układów wielkiej częstotliwości.

Przedmiot stanowi wprowadzenie studentów studiów inżynierskich do podstawowej problematyki układów wielkiej częstotliwości. W szczególności przedstawione są najważniejsze elementy układów wielkiej częstotliwości, oraz wstępne informacje o ich projektowaniu. Przedstawione zostaną też zagadnienia analizy układów elektronicznych pracujących w zakresie wielkich częstotliwości.

Pełny opis:

  1. WYKŁAD (2 godziny) - wprowadzenie, przypomnienie podstaw dotyczących pól i fal elektromagnetycznych
    • Wprowadzenie i przedstawienie zasad zaliczenia przedmiotu
    • Omówienie stosowanych zakresów częstotliwości fal elektromagnetycznych stosowanych w elektronice i telekomunikacji.
    • Przedstawienie podstawowych i zaawansowanych zastosowań układów wielkiej częstotliwości, np. w systemach komunikacji przewodowej i bezprzewodowej, kontroli procesów produkcyjnych lub w systemach synchronizacji i sterowania akceleratorami cząstek.
    • Przypomnienie podstaw teorii pola elektromagnetycznego - w zastosowaniach praktycznych
      • Omówienie wielkości opisujących pole EM.
      • Omówienie rodzajów ośrodków i pól w tych ośrodkach, przypomnienie równań brzegowych.
      • Omówienie fali płaskiej.
    • Decybele i rachunek decybelowy
  2. WYKŁAD 2 (4 godziny) - prowadnice falowe i linie transmisyjne
    • Omówienie rodzajów fal w prowadnicach falowych.
    • Prowadnice TEM
    • Równania linii długiej:
      • obwód zastępczy odcinka linii,
      • równania telegrafistów,
      • rozwiązania równań linii długiej.
      • omówienie fal postępującej i odbitej, omówienie (przypomnienie)
      • prędkości fazowa i grupowa.
    • Omówienie impedancji charakterystycznej.
      • Transformacja impedancji i jej zastosowanie praktyczne
      • Przepływ mocy i dopasowanie energetyczne
        • Omówienie współczynnika odbicia.
        • Omówienie fali stojącej.
        • Omówienie przebiegów napięcia i prądu wzdłuż linii, omówienie wpływu obciążenia linii na napięcie i prąd.
      • Zastosowanie praktyczne
    • Omówienie budowy i zastosowania różnych rodzajów linii transmisyjnych
      • Falowody
      • Linie współosiowe
      • Linia powietrzna
      • Przewód koncentryczny
      • Struktury planarne, stosowane w obwodach w.cz PCB
        • linia mikropaskowa
        • linia paskowa wbudowana
        • linia koplanarna
        • linia różnicowa
      • Rozkłady pól w wybranych liniach
        • Straty w liniach transmisyjnych - propagacja w liniach transmisyjnych.
      • Złącza stosowane z liniami transmisyjnymi
        • Rodzaje złącz
        • Modelowanie złącz
  3. WYKŁAD (2 godziny) - metody opisu, analizy i projektowania układów mikrofalowych
    • Opis dwuwrotnika i wielowrotnika, oraz stosowanych metod ich opisów, z naciskiem na macierz rozproszenia.
    • Omówienie dokładne macierzy rozproszenia, jej własności.
      • Omówienie dostępności plików symulacyjnych macierzy rozproszenia, wskazanie na ich ograniczenia.
      • Krótkie omówienie formatu Touchstone, pokazanie przykładowych plików macierzy S od producentów układów w.cz
      • Związki elementów macierzy rozproszenia z parametrami układów w.cz
      • Samodzielne tworzenie macierzy S
    • Grafy przepływu sygnału
      • definicje, działania
      • reguła Masona
      • przykłady zastosowania grafów dla prostych układów mikrofalowych.
    • Omówienie wykresu Smitha, oraz podstawowych działań na nim. Przedstawienie wykresu Smith’a jako narzędzia do projektowania obwodów dopasowujących, łącznie z transformatorami impedancji.
    • Przedstawienie problemu projektowania obwodów dopasowujących bezstratnych i stratnych, oraz szerokopasmowych.
      • Przedstawienie przykładów praktycznych realizacji obwodów dopasowujących.
    • Pokazanie i omówienie oprogramowania symulacyjnego dla obwodów w.cz
  4. WYKŁAD (4 godziny) - podstawowe pasywne elementy mikrofalowe i ich zastosowania
    • Elementy RLC o stałych skupionych
      • Modele elementów rzeczywistych
    • Elementy reaktancyjne o stałych rozłożonych
      • Przykłady zastosowania: obwody dopasowujące, filtry i transformatory impedancji
    • Rodzaje oraz podstawowe parametry tłumików i przesuwników fazy
    • Rodzaje oraz podstawowe parametry dzielników mocy
    • Sprzęgacze kierunkowe i kwadraturowe
      • Rodzaje i parametry
      • Zasada działania
      • Zastosowania i ograniczenia sprzęgaczy kierunkowych
      • Rodzaje i parametry sprzęgaczy kwadraturowych
      • Zastosowanie i ograniczenia sprzęgaczy kwadraturowych
      • Przykłady “niechcianych” sprzęgaczy w układach elektronicznych
    • Izolatory i cyrkulatory
      • Zasada działania elementów ferrytowych w torach w.cz
      • Zasada działania cyrkulatora i izolatora
      • Parametry cyrkulatorów i izolatorów
    • Przykłady projektowania i symulacji prostych pasywnych systemów w.cz
  5. WYKŁAD (4 godziny) - aktywne (półprzewodnikowe) elementy mikrofalowe i ich zastosowania, wzmacniacze mocy, podstawowe wiadomości dot. szumów
    • Diody i ich zastosowanie w obwodach w.cz
      • Diodowe prostowniki i detektory
      • Przełączniki w.cz
      • Diody waraktorowe
      • Detektory mocy – rodzaje i budowa
    • Wzmacniacze w.cz
      • Najważniejsze parametry wzmacniaczy w.cz - pasmo, P1dB, IP3, dopasowanie, stabilność fazowa, itp.
      • Wzmacniacze transmisyjne i odbiciowe
      • Tranzystor jako element wzmacniający, jego parametry rozproszenia, modele i ich ograniczenia, budowa tranzystorów w.cz
      • Klasy wzmacniaczy
      • Wybrane przykłady wzmacniaczy w.cz, zarówno scalonych, jak i zbudowanych z elementów dyskretnych
      • Wzmacniacze kaskadowe
      • Przykładowe układy wykorzystujące wzmacniacze w.cz
  6. WYKŁAD (2 godziny) - Obwody rezonansowe, filtry oraz układy generacyjne w.cz
    • Filtry - rodzaje, parametry
      • Tłumienność filtru
      • Charakterystyki częstotliwościowe
      • Przykładowe struktury
    • Rezonatory
      • Obwód zastępczy rezonatora oraz jego podstawowe parametry
      • Rodzaje rezonatorów
      • Rodzaje sprzężeń rezonatorów z układem w.cz
      • Zastosowania rezonatorów
    • Warunki generacji
      • Struktura i elementy generatora w.cz
      • Rodzaje generatorów w.cz
      • Generatory scalone
    • Tranzystor jako element generacyjny - polaryzacja, sprzężenie, techniki przestrajania
    • Syntezery DDS
  7. WYKŁAD (2 godziny) - metody pomiaru parametrów układów i systemów mikrofalowych
    • Podstawowe metody pomiarowe w. cz.
      • Omówienie podstawowych przyrządów:
        • Miernik mocy
        • Częstościomierz
        • Analizator widma
        • Analizatory sieci
        • Szybkie oscyloskopy
      • Przejście z dziedziny czasu na dziedzinę częstotliwości
      • Sześciowrotniki pomiarowe
  8. WYKŁAD (2 godziny) - Zaawansowane układy w.cz - przemiana częstotliwości, mieszanie, modulacja, komunikacja bezprzewodowa.
    • Przykłady rzeczywistych systemów w.cz.
    • Modulacja - pojęcia i definicje, modulacja AM, FM, PM, inne rodzaje modulacji
      • Modulatory “klasyczne”, AM, FM, PM
      • Modulatory - IQ, wektorowe, itp
      • Demodulatory
    • Pętla synchronizacji fazy (PLL)
    • Wprowadzenie elementu nieliniowego do obwodu i skutki
      • Przemiana częstotliwości - produkty przemiany częstotliwości
      • Mieszacze diodowe
      • Mnożniki i dzielniki częstotliwości
    • Podstawy radiokomunikacji
      • Anteny:
        • Podstawowe parametry
        • Budowa
        • Charakterystyka
      • Obwody współpracujące z antenami
      • Przykładowy tor radiowy w.cz - budowa, zasada działania, ograniczenia, przykładowe zastosowania
  9. WYKŁAD (2 godziny) - szumy i przykłady systemowe
    • Szumy elektroniczne - cieplne, śrutowe, 1/f, itp
    • Zastępcza temperatura szumów jednowrotnika, dwu i wielowrotnika
    • Współczynnik szumów, pasmo szumów
    • Właściwości szumowe kaskady czwórników
    • Szum amplitudowy i fazowy
    • Metody pomiarów szumów
Metody i kryteria oceniania:

Ocena z przedmiotu jest wystawiana na podstawie wyników z dwóch kolokwiów oraz jednego projektu realizowanego przez studentów w trakcie trwania semestru.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. letni" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-02-23 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.