Semestr letni 2013/14
Semestr letni 2014/15
Semestr letni 2015/16
Semestr zimowy 2016/17
Semestr letni 2016/17
Semestr letni 2017/18
Semestr letni 2019/2020
Technika wielkich częstotliwości 1 TS1C400025
Program szczegółowy wykładów:
1. Zastosowania techniki wielkich częstotliwości. Charakterystyczne cechy techniki mikrofalowej. (1 godz.)
2. Parametry jednostkowe i charakterystyczne linii transmisyjnej. Rozwiązanie równań falowych w stanie ustalonym przy pobudzeniu sinusoidalnym. Impedancja wejściowa. Współczynnik odbicia, współczynnik fali stojącej. Dopasowanie. Linia długa jako transformator impedancji. Obwiednie rozkładu napięcia i prądu wzdłuż linii przy różnych obciążeniach. (5 godz.)
3. Przypomnienie podstaw teorii pola elektromagnetycznego. Podstawowe równania elektrodynamiki, równania Maxwella. Rodzaje ośrodków. Równania falowe. Fala płaska w dielektryku małostratnym i bezstratnym, kąt stratności, polaryzacja fali płaskiej. Pole elektromagnetyczne w przewodnikach rzeczywistych, naskórkowość. Wektor Poyntinga. Warunki brzegowe. (2 godz.)
4. Prowadnice fal płaskich (TEM i quasi-TEM). Związki między wielkościami polowymi i obwodowymi, napięcie, prąd, moc, impedancja. Budowa i właściwości linii współosiowej, symetrycznej linii paskowej, niesymetrycznej linii paskowej. Materiały dielektryczne stosowane do konstrukcji linii paskowych. Linie paskowe sprzężone. Rozkłady pól w wybranych konstrukcjach. (2 godz.)
5. Falowody. Typy i rodzaje fal w falowodach na przykładzie falowodu dwupłytowego. Ogólne właściwości fal w falowodach. Falowód prostokątny i kołowy. Rodzaj podstawowy, rozkłady wybranych rodzajów pól. Inne typy falowodów. Układy wzbudzające rozkłady pól rodzajów podstawowych. (4 godz.)
6. Dopasowanie impedancji. Definicja prądu, napięcia, impedancji charakterystycznej falowodu. Interpretacja graficzna współczynnika odbicia. Normalizacja immitancji. Wykres Smitha. Ogólna charakterystyka zagadnienia dopasowania impedancji. Wybrane układy wąskopasmowego i szerokopasmowego dopasowania impedancji. (2 godz.)
7. Wielowrotniki. Macierz rozproszenia i interpretacja jej elementów. Zmiana położenia płaszczyzn definiujących wrota obwodu. (1 godz.)
8. Pasywne elementy torów mikrofalowych. Elementy reaktancyjne. Dopasowane obciążenia, regulowane zwieracze, tłumiki, przesuwniki fazy, przejścia konstrukcyjne, rozgałęzienia kształtu T, dzielniki mocy, falowodowe rozgałęziacze magiczne T, pierścień hybrydowy, sprzęgacze kierunkowe, reflektometry, sześciowrotniki. (4 godz.)
9. Rezonatory i filtry. Rezonatory współosiowe TEM. Rezonatory paskowe, rezonatory dielektryczne. Wnękowe rezonatory prostopadłościenne i cylindryczne. Przestrajanie rezonatorów. Typowe etapy projektowania filtrów mikrofalowych. Prototypowe filtry dolnoprzepustowe. Transformacja immitancji filtru. Inwertery immitancji, tożsamości Kurody. Przykłady realizacji filtrów. (2 godz.)
10. Fizyczne właściwości ferrytów. Rezonans żyromagnetyczny. Zależność przenikalności magnetycznej ferrytów od częstotliwości. Rotacja Faradaya. Rezonansowe izolatory ferrytowe, izolatory z przemieszczeniem pola. Ferrytowe przesuwniki fazy. Cyrkulatory. Przestrajane magnetycznie rezonatory z granatu żelazowo-itrowego. (2 godz.)
11. Mikrofalowe elementy półprzewodnikowe. Warunki generacji drgań. Oscylator z diodą lawinowo-przelotową (IMPATT). Oscylator z elementem Gunna. Tranzystory MESFET. Generatory tranzystorowe. (2 godz.)
12. Podstawy miernictwa mikrofalowego. Linia pomiarowa ze szczeliną. Pomiar długości fali i częstotliwości z użyciem linii szczelinowej. Zasada pomiaru WFS, współczynnika odbicia i impedancji. Inne metody pomiaru częstotliwości – falomierze, elektroniczne mierniki heterodynowe. Pomiary mocy mikrofalowej. Analizatory sieci. (2 godz.)
13. Technika fal milimetrowych. Mikrofalowe układy monolityczne. Układy mikro-elektromechaniczne. (1 godz.)
Program szczegółowy ćwiczeń:
1. Impedancja wejściowa linii transmisyjnej, wykresy zależności |Zwe(βl)| dla wybranych obciążeń. Obliczanie napięć i prądów w linii przy wymuszeniu sinusoidalnym w stanie ustalonym. (7 godz.)
2. Sprawdzian. (1 godz.)
3. Zastosowanie kołowego wykresu Smitha do rozwiązywania wybranych zagadnień w prowadnicach falowych: impedancja/admitancja, transformacja współczynnika odbicia, współczynnik fali stojącej, maksima i minima rozkładów napięcia i prądu. (2 godz.)
4. Analiza układów dopasowania impedancji z wykorzystaniem wykresu Smitha. Uwzględnianie strat w linii. (4 godz.)
5. Sprawdzian. (1 godz.)
E-learning
Rodzaj przedmiotu
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył przedmiot:
EK1: ma szczegółową wiedzę w zakresie zasad działania elementów i układów elektronicznych stosowanych w zakresie wielkich częstotliwości;
EK2: ma elementarną wiedzę w zakresie materiałów stosowanych w technice wielkich częstotliwości;
EK3: ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu transmisji sygnałów wielkich częstotliwości;
EK4: zna metody pomiaru podstawowych wielkości charakteryzujących elementy i układy elektroniczne wielkich częstotliwości;
EK5: potrafi pozyskiwać informacje z literatury i innych źródeł;
EK6: potrafi obliczyć podstawowe wielkości elektryczne (napięcie, prąd, impedancja) w wybranym miejscu linii transmisyjnej; potrafi posłużyć się wykresem Smitha do analizy prostych zadań dopasowania impedancji.
Kryteria oceniania
System oceniania – wykład
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
– znać konstrukcje najczęściej stosowane w urządzeniach wielkiej częstotliwości oraz ich podstawowe parametry i właściwości, w tym wiedzieć, z jakich materiałów są wykonywane;
– znać podstawowe właściwości fal rozchodzących się w prowadnicach fal płaskich i w falowodach;
– znać podstawowe przyrządy pomiarowe używane w technice wielkich częstotliwości;
– przygotować się do egzaminu na podstawie literatury i innych źródeł (np. informacji z Internetu); integrować uzyskane informacje podczas odpowiedzi na zadany temat.
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
– mieć szczegółową wiedzę na temat parametrów i charakterystyk elementów i urządzeń stosowanych w technice wielkich częstotliwości;
– potrafić porównać właściwości różnych konstrukcji i uzasadnić te porównania;
Student, który otrzymuje ocenę bardzo dobry (5), powinien ponadto:
– poprzeć wywodami teoretycznymi, w tym zależnościami matematyczno-fizycznymi, wypowiedzi na temat właściwości omawianych elementów i urządzeń;
– wykazać się elementami wiedzy wykraczającej poza treści przekazane w trakcie wykładów.
Niecałkowite spełnienie warunków do otrzymania oceny dobrej albo bardzo dobrej skutkuje wystawieniem oceny pośredniej: dostateczny plus (3,5) albo dobry plus (4,5).
System oceniania – ćwiczenia
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
- potrafić rozwiązać wybrane przykłady obliczeniowe, z dopuszczeniem popełnienia niezbyt istotnych błędów rachunkowych lub niecałkowitego wykonania zadania.
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
- potrafić rozwiązać wybrane przykłady obliczeniowe, z niewielkimi uchybieniami merytorycznymi.
Student, który otrzymuje ocenę bardzo dobry (5), powinien ponadto:
- potrafić bezbłędnie rozwiązać wybrane przykłady obliczeniowe, wykazując przy tym umiejętność wyboru sposobu najszybciej prowadzącego do celu.
Niecałkowite spełnienie warunków do otrzymania oceny dobrej albo bardzo dobrej skutkuje wystawieniem oceny pośredniej: dostateczny plus (3,5) albo dobry plus (4,5).
Literatura
Literatura podstawowa
1. Dobrowolski J., Technika wielkich częstotliwości, skrypt Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2001.
2. Galwas B., Dawidczyk J., Piotrowski J., Skulski J., Szymańska A., Techniki transmisji sygnałów, materiały opublikowane w Internecie.
3. Galwas B., Miernictwo mikrofalowe, WKŁ, Warszawa, 1985.
4. Rosłoniec S., Liniowe obwody mikrofalowe. Metody analizy i syntezy, WKŁ, Warszawa, 1999.
5. Collin R. E., Foundations for Microwave Engineering, IEEE Comp. Soc. Press, 2001.
6. Elliott R. S., An Introduction to Guided Waves and Microwave Circuits, Prentice-Hall, 1998.
Literatura uzupełniająca do ćwiczeń
1. Dobrowolski J., Technika wielkich częstotliwości. Zadania, skrypt Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2001.
2. Aniserowicz K., Linie długie w stanie ustalonym - zbiór zadań, Oficyna Wydawnicza PB, Białystok, 2012.
3. Morawski T., Zborowska A., Pola i fale elektromagnetyczne. Zbiór zadań, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.