Detail předmětu

HF and Microwave Techniques

FEKT-CVMTAk. rok: 2009/2010

Základní vf. obvody v kmitočtové oblasti do 1 GHz. Linearizované úzkopásmové a širokopásmové vf. zesilovače, vf. výkonové zesilovače. Oscilátory - zapojení, kmitočtová stabilita, krystalem řízené oscilátory, přeladitelné oscilátory. Měniče kmitočtu, modulátory a demodulátory AM a FM signálu. Syntezátory kmitočtu. Obvodová technika v pásmech jednotek až desítek GHz. Vedení, vlnovody, mikropáskové struktury - parametry, kmitočtová pásma, konstrukce. Základní druhy mikrovlnných obvodů: rezonátory, nereciproční feritové obvody, mikrovlnné pasivní a aktivní obvody. Rozptylové parametry mikrovlnných obvodů. Přehled mikrovlnných aplikací.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí se základními vf. obvody v kmitočtové oblasti do 1 GHz. Linearizované úzkopásmové a širokopásmové vf. zesilovače, vf. výkonové zesilovače. Oscilátory - zapojení, kmitočtová stabilita, krystalem řízené oscilátory, přeladitelné oscilátory. Měniče kmitočtu, modulátory a demodulátory AM a FM signálu. Syntezátory kmitočtu. Obvodová technika v pásmech jednotek až stovek GHz. Vedení, vlnovody, mikropáskové struktury - parametry, kmitočtová pásma, konstrukce. Základní druhy mikrovlnných obvodů: rezonátory, nereciproční feritové obvody, mikrovlnné pasivní a aktivní obvody. Rozptylové parametry mikrovlnných obvodů. Přehled mikrovlnných aplikací.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními vf. obvody v kmitočtové oblasti do 1 GHz a s obvodovou technikou v pásmech jednotek až stovek GHz.

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

ROHDE, U., L., NEWKIRK, D., P. RF and Microwave Circuit Design for Wireless Applications. John Wiley and sons, Incorporation. 2000, ISBN 0-471-29818-2.

Doporučená literatura

ZINKE, O., BRUNSWIG, H. Lehrbuch der Hochfrequenztechnik. Springer-Verlag Berlin 1986

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-EST , 3. ročník, zimní semestr, povinný
    obor BC-MET , 3. ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

44 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Vysokofrekvenční linearizované zesilovače, rezonanční obvody, transformační vlastnosti vázaných obvodů, vlastnosti vf aktivních prvků - jejich matematické a fyzikální modely, admitanční a rozptylové parametry, obvodové funkce, stabilita, šumové vlastnosti.
Úzkopásmové zesilovače, analýza s uvažováním vnitřní zpětné vazby tranzistoru, unilateralizace vnitřní zpětné vazby tranzistoru, selektivní vlastnosti, několikastupňové zesilovače, zesilovače s rozloženě laděnými rezonančními obvody, filtry soustředěné selektivity.
Širokopásmové zesilovače, analýza, stanovení dolní a horní mezní frekvence, zkreslení vysokofrekvenčních zesilovačů (harmonické, modulační a intermodulační zkreslení, křížová modulace).
Vysokofrekvenční výkonové zesilovače, analýza, dynamické charakteristiky při různých režimech, klasifikace režimů, výpočet složek výstupního proudu, změna režimu.
Oscilátory, zpětnovazební oscilátory, řešení lineární teorií, řešení v ustáleném stavu, základní zapojení, krystalem řízené oscilátory, frekvenční stabilita oscilátorů, přeladitelné oscilátory a jejich stabilizace kmitočtu. Měniče kmitočtu, výpočet směšovacích parametrů, aditivní a multiplikativní směšovače, samokmitající směšovač, vznik nežádoucích produktů, vyvážené směšovače, šumové vlastnosti.
Modulátory, AM modulátory s bázovou a kolektorovou modulací, modulátory pro přímou a nepřímou FM. Demodulátory, analýza diodového detektoru, demodulátor AM signálu, demodulátory FM signálů - fázový diskriminátor, poměrový demodulátor, synchronní demodulátor, koincidenční demodulátor.
Fázový závěs, základní princip, parametry, základní bloky fázového závěsu, popis činnosti, modifikace fázového závěsu, použití. Frekvenční syntezátory, nekoherentní syntéza, přímá koherentní syntéza, nepřímá koherentní syntéza, syntezátor bez předděliče a s pevným předděličem, integrované obvody v syntezátorech.
Mikrovlnná kmitočtová pásma, jejich rozdělení. Základní aplikační oblasti mikrovlnné techniky. Základní mikrovlnné přenosové struktury. Vlnovodová a koaxiální technika, technika mikrovlnných integrovaných obvodů (MIO).
Kovové trubkové vlnovody obdélníkového a kruhového průřezu: vlastnosti a technické parametry. Vlnovodová pásma. Koaxiální vedení a vlnovody. Přechody mezi různými typy vedení a vlnovodů.
Základní typy mikrovlnných integrovaných obvodů (MIO). Hybridní integrované obvody - základní otázky analýzy a syntézy. MIO se soustředěnými parametry. Monolitické MIO.
Mikrovlnné rezonanční obvody. Rezonátory z úseků vedení, dutinové, mikropáskové a dielektrické rezonátory. Buzení vlnovodů.
Rozptylové parametry mikrovlnných obvodů. Vlastnosti a výhody rozptylové matice.
Nereciproční mikrovlnné feritové obvody. Izolátory a cirkulátory. Použití v měřicí a komunikační technice. Základní druhy recipročních mikrovlnných obvodů ve vlnovodovém, koaxiálním a mikropáskovém provedení.

Laboratorní cvičení

21 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Seznámení s vysokofrekvenční měřicí technikou.
Kmitočtový syntezátor.
Vysokofrekvenční výkonový zesilovač.
Měření frekvenční charakteristiky vf zesilovače.
Měření směšovacích produktů samokmitajícího směšovače.
Měření základních parametrů modulátorů FM signálu.
Měření mikrovlnného výkonu.
Měření vlastností mikrovlnných feritových obvodů.
Měření parametrů dutinových rezonátorů.
Měření na oscilátoru s Gunnovou diodou.
Měření pomocí mikrovlnného obvodového analyzátoru.