Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Technika mikrofalowa
Koordynator przedmiotu:
Wojciech WOJTASIAK
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Telekomunikacja
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
TMO
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2015/2016
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz., - przygotowanie do kolejnych wykładów (przejrzenie materiałów z wykładu i dodatkowej literatury, próba rozwiązania miniproblemów sformułowanych na wykładzie): 15 godz. - udział w konsultacjach 3 godz. (zakładamy, że student korzysta z konsultacji dotyczących wykładu 3 razy w semestrze), - udział w zajęciach laboratoryjnych 5 x 3 godz. = 15 godz. - przygotowanie do kolejnych laboratoriów (przejrzenie materiałów do laboratorium, rozwiązanie miniproblemów sformułowanych w materiałach przygotowujących do laboratorium, udział w konsultacjach przedlabolatoryjnych): 5 x 2 + 4= 14 godz. - przygotowanie do kolokwiów (rozwiązanie zadań przedkolokwialnych, udział w konsultacjach przedkolokwialnych): 3 x 8 godz. + 5 godz. = 28 godz. Łączny nakład pracy studenta wynosi zatem: 30 + 15 + 3 + 15 + 14 + 28 = 105 godz., co odpowiada ok. 4 punktom ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz. - udział w konsultacjach 3 godz. (zakładamy, że student korzysta z konsultacji dotyczących wykładu 3 razy w semestrze) - udział w zajęciach laboratoryjnych 5 x 3 godz. = 15 godz. - przygotowanie do kolokwiów (udział w konsultacjach przedkolokwialnych): 5 godz. Razem: 30+3+15+5= 53 godz. co odpowiada ok. 2 punktom ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- udział w zajęciach laboratoryjnych 5 x 3 godz. = 15 godz. - przygotowanie do kolejnych laboratoriów (rozwiązanie miniproblemów sformułowanych w materiałach przygotowujących do laboratorium) 5 x 2+4 = 14 godz. Razem: 15+14= 29 godz. co odpowiada ok. 1 punktowi ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
SYMSE - Sygnały, modulacje i systemy ANL2 - Analiza 2 POFA - Pola i fale (E)
Limit liczby studentów:
36
Cel przedmiotu:
- zapoznanie studentów ze specyfiką opisu, projektowania i realizacji powszechnie stosowanych układów i urządzeń mikrofalowych w systemach łączności bezprzewodowej, radarowych i grzania mikrofalowego; - ukształtowanie umiejętności analizy i projektowania wybranych pasywnych i aktywnych układów mikrofalowych; - nabycie umiejętności korzystania z danych katalogowych i not aplikacyjnych podzespołów mikrofalowych; - opanowanie umiejętności posługiwania się podstawową aparaturą pomiarową wykorzystywaną w pasmie mikrofal.
Treści kształcenia:
Wykład: - Warunki zaliczenia. Mikrofale - zdefiniowanie pojęć, podział na pasma i przykłady zastosowań (m.in. kuchenka mikrofalowa) - 2 godz. - Obwodowy 1-wymiarowy model linii długiej w dziedzinie czasu i częstotliwości - pojęcie napięcia, prądu i mocy fali w linii długiej, rozwiązanie równań Telegrafistów dla pobudzenia sinusoidalnego. Rozkład amplitud. Współczynnik odbicia i fali stojącej. Transformacja impedancji - 2 godz. - Wykres Smitha. Zagadnienie dopasowania, warunek dopasowania energetycznego i sposoby dopasowania zespolonej impedancji - 2 godz. - Macierzowy opis liniowych N-wrotników mikrofalowych. Zespolone amplitudy napięcia fal padających i odbitych. Definicja macierzy rozproszenia [S] i transmisyjnej [T]. Klasyfikacja układów mikrofalowych (odwracalność, symetria stratność). Przykłady macierzy [S] prostych 2-wrotników. Graf przepływu sygnału - 2 godz. - Podstawowe prowadnice falowe - konstrukcja, parametry, zastosowania: linie TEM (współosiowa), niesymetryczna linia paskowa, falowód koplanarny, falowody o metalowych ściankach (prostokątny i cylindryczny), rodzaje złącz i gniazd mikrofalowych - 2 godz. - Metody pomiaru mocy mikrofalowej. Dioda Schottky'ego, detektor i mieszacz. Pomiar długości fali, częstotliwości modułu współczynnika odbicia i fali stojącej (WFS) oraz impedancji - linia pomiarowa ze szczeliną. - 2 godz. - Pomiar wyrazów macierzy rozproszenia [S] - reflektometr, mostek kierunkowy, wektorowy analizator obwodów. Zagadnienie kalibracji analizatora obwodów. Analizator widma - zasada działania, budowa - 2 godz. - Skupione elementy bierne RLC (SMD) i podzespoły pasywne - dopasowane obciążenia, tłumiki, dzielniki mocy, sprzęgacze kierunkowe. Metoda pobudzeń w fazie i w przeciwfazie w projektowaniu wybranych dwuwrotowych układów pasywnych. Zagadnienie zasilania DC mikrofalowych elementów aktywnych.- 3 godz. - Dobroć. Filtry - klasyfikacja, techniki realizacji. Cyrkulatory - 2 godz. - Dioda PIN, waraktor i układy przełączane. Modulatory amplitudy i fazy - analogowe i cyfrowe - 1 godz. - Pojęcie szumu. Rodzaje szumów. Współczynnik i temperatura szumów. Czułość odbiornika - 1 godz. - Tranzystory mikrofalowe (Si-BJT, MESFET, LDMOSFET, HBT, HEMT) – technologia, parametry i zastosowania. Punkt pracy. Model małosygnałowy. Analiza danych katalogowych tranzystorów - 2 godz. - Wzmacniacze niskoszumne i nadawcze. Parametry i przegląd metod projektowania. Procedury projektowe obwodów wzmacniaczy ze względu na minimum szumów lub maksimum mocy wyjściowej - 2 godz. - Warunki generacji. Przykłady konstrukcji generatorów mikrofalowych. Stabilność długo- i krótko terminowa. Pomiar poziomu szumów fazowych. Pętla fazowa PLL. Syntezer częstotliwości - 3 godz. Laboratorium: Ćwiczenia laboratoryjne odbywają się równolegle z wykładem i służą pogłębieniu wiedzy przekazanej podczas wykładu oraz zdobyciu umiejętności praktycznych w obsłudze aparatury pomiarowej. W ramach przygotowania do laboratorium studenci wykonują zadania projektowe, które następnie realizują w trakcie ćwiczeń. Program ćwiczeń obejmuje 5 3-godzinnych ćwiczeń: 1.Pomiar mocy i detekcja sygnału mikrofalowego. Linia pomiarowa ze szczeliną, Praca z analizatorem obwodów mikrofalowych oraz proces kalibracji. Zadanie w ramach przygotowania do ćwiczenia: projekt układu do pomiaru reflektancji lub strat odbicia dysponując sprzęgaczem reflektometrycznym, woltomierzem wektorowym lub dwoma miernika mocy oraz generatorem. Zaproponować procedurę kalibracji. 2.Dopasowanie impedancji. Schemat zastępczy elementów skupionych RLC SMD w zakresie mikrofalowym. Obwody zasilania DC układów mikrofalowych. W ramach przygotowania do ćwiczenia należy zaprojektować obwód dopasowujący zadaną impedancję oraz polaryzator spełniający założone wymagania. 3.Pomiar podstawowych parametrów diod PIN i waraktorów. Wyznaczyć małosygnałowy model zmierzonych diod. Przygotowanie do ćwiczenia obejmuje projekt jednodiodowego klucza – cyfrowego modulatora amplitudy o zadanej maksymalnej częstotliwości przełączania. 4.Małosygnałowe pomiary tranzystorów i wzmacniaczy mikrofalowych. Zadanie do samodzielnego rozwiązania: Na podstawie danych katalogowych tranzystora wyznaczyć prostą obciążenia optymalną dla maksymalnej mocy wyjściowej w warunkach pracy w klasie A. 5.Badanie parametrów generatorów mikrofalowych – pomiar poziomu szumów fazowych o odporności generatora na zmiany obciążenia tzw. pulling'u. W trakcie przygotowania do ćwiczenia należy wykreślić szacunkowy przebieg szumów fazowych generatora VCO/PLL dla podanych parametrów generatora odniesienia oraz wartości częstotliwości porównania i wyjściowej.
Metody oceny:
1. Zaliczenie przedmiotu, to minimum 50% punktów z egzaminu i ocena minimum 3 z każdego z ćwiczeń laboratoryjnych. 2. Udział laboratorium w końcowej ocenie wynosi 35%. 3. Pozostałe 65% przypada na wynik z egzaminu. 4. Skala ocen: <50% - 2, 51%-60% - 3, 61%-70% - 3.5, 71%-80% - 4, 81%-90% - 4.5, 91%>5
Egzamin:
tak
Literatura:
1. Rosłoniec S. - Liniowe obwody mikrofalowe - Metody analizy i syntezy, WKiŁ, Warszawa 1991 2. Galwas B. - Miernictwo mikrofalowe, WKiŁ, Warszawa 1985 3. Mikrofalowe generatory i wzmacniacze tranzystorowe, WKiŁ, Warszawa 1991 4. Dobrowolski J. - Projektowanie mikrofalowych wzmacniaczy z tranzystorami MESFET, WNT, Warszawa 1991. Literatura uzupełniajaca: 1. Dobrowolski J. - Mikrofale, WPW, Warszawa 1991 2. Matthaei G., Young L., Jones E. - Microwave filters, impedance - matching networks and coupling structures, Mc Graw Hill, NY 1994
Witryna www przedmiotu:
www.elka.pw.edu.pl
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
student, który zaliczył przedmiot posiada wiedzę nt. obwodowego opisu linii długiej w dziedzinie częstotliwości dla pobudzenia sinusoidalnego i umie wyznaczyć współczynnik odbicia i fali stojącej dla zadanej impedancji obciążenia i odniesienia oraz wykreślić rozkład amplitud prądu i napięcia w prowadnicy falowej
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 1
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W04, K_W06, K_W07, K_W11
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W02, T1A_W07
Efekt W2
student, który zaliczył przedmiot zna budowę, zasadę działania i główne parametry detektora, mieszacza i przyrządów pomiarowych takich jak: mierniki mocy z sensorami kalorymetrycznymi, termistorowymi i termoelektrycznymi oraz analizatory obwodów i widma
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 2
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W06, K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W03, T1A_W04
Efekt W3
student, który zaliczył przedmiot wie jak opisać liniowy dwuwrotnik przy pomocy macierzy rozproszenia [S] oraz sformułować i rozwiązać graf przepływu sygnału kaskadowo połączonych kilku dwuwrotników obciążonych jednowrotnikiem
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 2
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W06, K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W03, T1A_W04
Efekt W4
student, który zaliczył przedmiot zna konstrukcję, istotne parametry i technikę realizacji typowych, mikrofalowych układów pasywnych takich jak: elementy skupione RLC SMD, tłumiki stałe, dopasowane obciążenia, sprzęgacze (gałęziowy, pierścieniowy, z liniami sprzężonymi, reflektometryczny), dzielniki i sumatory mocy (3dB/kwadraturowy, Wilkinsona, 3dB/antyfazowy) i filtrów (układ pierwotny, rodzaje filtrów)
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 3
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W06, K_W07, K_W12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07
Efekt W5
student, który zaliczył przedmiot nabył podstawową wiedzę o materiałach półprzewodnikowych stosowanych w technologii mikrofalowych przyrządów aktywnych, zna budowę, zasadę działania, ważne parametry i przeznaczenie takich elementów aktywnych jak: dioda Schottky'ego, PIN, waraktor, tranzystory – Si-BJT, MESFET, HEMT, HBT;
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 3 i 4
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W06, K_W07, K_W12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07
Efekt W6
student, który zaliczył przedmiot potrafi podać podstawowe struktury wzmacniaczy i generatorów mikrofalowych, opisać zasadę działania i parametry takich układów oraz zna procedury projektowe wzmacniaczy niskoszumnych i nadawczych oraz generatorów z wykorzystaniem podejścia małosygnałowego
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 4 i 5
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W06, K_W08
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
student, który zaliczył przedmiot potrafi zaprojektować obwód dopasowujący daną impedancję do impedancji linii odniesienia metodą graficzną z wykorzystaniem wykresu Smitha oraz obwód zasilania DC (polaryzator) elementu aktywnego
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07, K_U09, K_U10, K_U12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U09, T1A_U14, T1A_U16
Efekt U2
student, który zaliczył przedmiot posiada umiejętność posługiwania się miernikami mocy oraz w zakresie podstawowym wektorowym analizatorem obwodów i analizatorem widma
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 2
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06, K_U07, K_U09, K_U10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U09, T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13
Efekt U3
student, który zaliczył przedmiot umie zastosować metodę pobudzeń w fazie i w przeciwfazie w projektowaniu prostych mikrofalowych 2-wrotowych układów pasywnych i wyznaczyć model elementów RLC SMD;
Weryfikacja: egzamin, labolatorium nr 3
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07, K_U09, K_U10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13
Efekt U4
student, który zaliczył przedmiot potrafi podać podstawowe struktury wzmacniaczy i generatorów mikrofalowych, opisać zasadę działania i parametry takich układów oraz zna procedury projektowe wzmacniaczy niskoszumnych i nadawczych oraz generatorów z wykorzystaniem podejścia małosygnałowego
Weryfikacja: egzamin, laboratorium nr 4 i 5
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07, K_U09, K_U10, K_U16
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U08, T1A_U16

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K1
student, który zaliczył przedmiot potrafi pracować indywidualnie i w zespole oraz określić priorytety niezbędne do realizacji postawionych przed nim i grupą zadań
Weryfikacja: labolatorium 1-5
Powiązane efekty kierunkowe: K_K03, K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K04