Detail předmětu

Vysokofrekvenční technika a antény

FEKT-BVSTAk. rok: 2017/2018

Předmět je zaměřen na objasnění základních principů z oblasti vysokofrekvenční techniky a antén. Úvod je věnován popisu vysokofrekvenčních vlastností základních obvodových prvků. Následuje popis a návrh základních funkčních bloků vysokofrekvenčních komunikačních systémů (zesilovače, směšovače, modulátory, demodulátory, oscilátory). Další část řeší šíření elektromagnetických vln ve volném prostoru a podél vedení, popisuje různé mechanizmy a efekty ovlivňující šíření. V následující části je probráno vyzařování energie do prostoru, jsou popsány základní typy antén a jejich parametry. Poslední část je věnována úvodu do mikrovlnné techniky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Ondřej Baran, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat parametry cívky a kondenzátoru ve vysokofrekvenčním obvodu
- vysvětlit funkci a parametry sériového a paralelního rezonančního obvodu
- pracovat se Smithovým diagramem
- vysvětlit princip funkce jednotlivých vysokofrekvenčních bloků (zesilovač, směšovač, modulátor, demodulátor, oscilátor)
- definovat parametry vysokofrekvenčního zesilovače s nízkou úrovní signálu
- navrhnout linearizovaný vysokofrekvenční zesilovač podle zadaných parametrů
- provést výpočtem odhad parametrů vysokofrekvenčního výkonového zesilovače
- nakreslit a popsat základní zapojení zpětnovazebních LC oscilátorů
- nakreslit a popsat princip funkce syntezátoru s PLL
- vysvětlit principy šíření elektromagnetických vln
- popsat funkci a parametry dipólové antény a nakreslit jeho vyzařovací charakteristiky
- definovat a vypočítat zisk dané antény

Prerekvizity

Student, který se zapíše do předmětu, by měl být schopen vysvětlit základní pojmy z teorie obvodů, z teorie elektromagnetických vln a přenosových vedení (indukčnost, kapacita, impedance, činitel odrazu, poměr stojatých vln), řešit jednoduché elektronické obvody s pasivními součástkami, počítat s komplexními čísly a logaritmy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Studenti v počítačových cvičeních samostatně řeší individuálně zadané problémy.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou během semestru získat 32 bodů, z toho 20 bodů za laboratorní cvičení a 12 bodů za úspěšné splnění úkolů v počítačových cvičeních. Závěrečná písemná zkouška je hodnocena 68 body a skládá se z teoretické a početní části. Pro úspěšné absolvování závěrečné zkoušky je nutné získat alespoň poloviční počet bodů z každé části.

Osnovy výuky

1. Základní prvky a obvody vysokofrekvenční techniky
2. Vysokofrekvenční zesilovače
3. Návrh malosignálového linearizovaného vysokofrekvenčního zesilovače
4. Směšovače
5. Modulátory, demodulátory
6. Generátory signálů – oscilátory
7. Generátory signálů – syntezátory
8. Teorie elektromagnetického pole
9. Šíření elektromagnetických vln
10. Antény
11. Parametry antény
12. Přenosová vedení
13. Mikrovlnná technika

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy vysokofrekvenční techniky a jejími aplikacemi v komunikačních systémech, vysvětlit teorii šíření elektromagnetických vln a popsat principielně i prakticky problematiku antén.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

RAIDA, Z., HANUS, S. Vysokofrekvenční technika a antény. Edice "Elektronická skripta". Brno: FEKT VUT v Brně, 2002. (CS)

Doporučená literatura

VÁGNER, P. Vysokofrekvenční technika. Skripta FEKT VUT, 2013. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-TLI , 3 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ondřej Baran, Ph.D.

Osnova

Vysokofrekvenční obvody. Specifika návrhu vf. obvodů. Prvky používané ve vf. obvodech.
Aktivní vysokofrekvenční obvody. Návrh linearizovaného zesilovače.
Nelineární vysokofrekvenční obvody (modulátory a demodulátory, měniče kmitočtu).
Mikrovlnné obvody. Mikropásek jako základní stavební prvek. Substráty pro výrobu mikropáskových obvodů.
Pasivní mikropáskové obvody. Přechody koaxiální vedení - mikropásek, vlnovod - mikropásek. Základní typy mikropáskových filtrů.
Aktivní mikrovlnné obvody. Návrh linearizovaného zesilovače.
Zvláštnosti návrhu a modelování v oblasti antén a mikrovlnné techniky. Základní zákony, používané pro návrh a modelování mikrovlnných obvodů a antén.
Šíření EM vln. Rovinná a kulová vlna v homogenním prostředí.
Šíření EM vln v nehomogenním prostředí. Vlny v reálném terénu.
Hlavní druhy vedení (symetrické dvojvodičové vedení, koaxiální vedení, vlnovody). Přizpůsobování (pahýly, impedanční transformátory).
Vyzařování EM vln. Modelování a návrh drátových antén.
Hlavní typy antén (antény pro KV, VKV a mikrovlnné pásmo). Podpůrné obvody (symetrizační členy, přizpůsobovací obvody).
Přehled komerčního softwaru pro návrh a modelování mikrovlnných obvodů.

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ondřej Baran, Ph.D.

Osnova

Úvodní hodina.
Modelování mikrovlnných vedení (vlnovody, mikropásková vedení).
Modelování a návrh drátových antén.
Modelování a návrh mikropáskových antén.
Pasivní vf. obvody: návrh mikropáskové pásmové propusti.
Aktivní vf. obvody: návrh linearizovaného zesilovače.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ondřej Baran, Ph.D.

Osnova

Úvodní hodina.
Měření parametrů koaxiálních napáječů.
Transformační vlastnosti vedení.
Měření parametrů antén.
Měření parametrů pasivních vf. obvodů.
Měření parametrů aktivních vf. obvodů.