KARTA PRZEDMIOTU 1. Nazwa przedmiotu: PODSTAWY

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 1
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu: PODSTAWY TECHNIKI WIELKICH
CZĘSTOTLIWOŚCI
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
2. Kod przedmiotu: PTWCz
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA (WYDZIAŁ AEiI)
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 5
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3
11. Prowadzący przedmiot: dr hab. inż. Andrzej Karwowski, prof. w Pol. Śl.
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
przedmioty wspólne
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Przedmiot wymaga dobrego przygotowania
z matematyki, fizyki, podstaw elektrotechniki oraz pól i fal elektromagnetycznych w zakresie
odpowiadającym standardowym kursom z tych przedmiotów, oferowanym na semestrach
wcześniejszych.
16. Cel przedmiotu: Zamysłem przedmiotu jest dostarczenie słuchaczom podstawowych wiadomości o
zastosowaniach techniki wielkich częstotliwości (w. cz.), omówienie zasad działania elementów i
układów urządzeń w. cz. przeznaczonych do różnych zastosowań, a także zaznajomienie słuchaczy ze
sposobami opisu oraz metodami analizy i projektowania biernych i czynnych elementów i układów w. cz.
17. Efekty kształcenia:1
Nr
W1
W2
W3
U1
1
Opis efektu kształcenia
Ma ogólną wiedzę o strukturach o parametrach
rozłożonych, zna podstawowe metody ich opisu,
rozumie specyfikę zachowania się elementów i
układów w zakresie w. cz., ma świadomość
ograniczeń teorii obwodów
Ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie
wiedzę o prowadnicach falowych pasm radiowych
i mikrofalowych, a także zna podstawowe metody
opisu takich struktur
Zna typowe elementy torów mikrofalowych
i rozumie ich funkcje
Potrafi wyznaczać parametry robocze linii
transmisyjnych TEM w różnych warunkach ich
pracy
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Metoda
sprawdzenia efektu
kształcenia
Forma
prowadzenia
zajęć
kolokwium
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
kolokwium
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
K1_W02
K1_W04
kolokwium
wykład
ćwiczenia
tablicowe
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
K1_W02
K1_W04
Kolokwium
kartkówka
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
K1_W02
K1_W04
K1_U01
K1_U07
Z1-PU7
U2
Zna kołowy wykres impedancji (wykres Smitha) i
potrafi się nim posługiwać
U3
Potrafi rozwiązywać typowe, nieskomplikowane
zadania dopasowania i rozdzialu mocy
U4
Umie dobrać elementy toru mikrofalowego
stosownie do potrzeb
Kolokwium
kartkówka
Kolokwium
kartkówka
Kolokwium
kartkówka
WYDANIE N1
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
Strona 2 z 2
K1_U01
K1_U07
K1_U01
K1_U07
K1_U01
K1_U07
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. 30
Ćw. 15
L.
P.
Sem.
19. Treści kształcenia:
Wykład
Wprowadzenie – podział technicznie dostępnego pasma częstotliwości na zakresy, częstotliwości
radiowe, mikrofale; tele-/radiokomunikacyjne, przemysłowe, medyczne, naukowe zastosowania wielkich
częstotliwości; specyfika zachowania się obwodów i układów elektrycznych i elektronicznych w
zakresie dużych częstotliwości, układy stacjonarne i niestacjonarne, przybliżenia i ułomności teorii
obwodów.
Przewodniki i dielektryki w polach zmiennych o dużej częstotliwości; przewodniki – zjawisko
wypierania prądu, głębokość wnikania, słaby i silny efekt naskórkowy, impedancja powierzchniowa;
dielektryki – zjawiska relaksacyjne, straty polaryzacyjne, straty omowe, zastępcza zespolona
przenikalność elektryczna, tangens kąta stratności.
Wprowadzenie do teorii linii transmisyjnych (linia jako medium transmisyjne lub element obwodu
elektrycznego/układu elektronicznego, modelowe konfiguracje linii, linia jako prowadnica fali TEM,
opis pola w linii, napięcie i prąd w linii, parametry jednostkowe, impedancja charakterystyczna)
Zjawiska falowe w linii transmisyjnej (równania telegrafistów i ich rozwiązania, fale padająca i odbita,
parametry falowe (współczynnik propagacji, prędkość rozchodzenia się i długość fali w linii, tłumienie);
linia bezstratna, linia o małych stratach, współczynnik odbicia, dopasowanie falowe linii, rozkłady prądu
i napięcia wzdłuż linii, fala stojąca, współczynnik fali stojącej)
Transformacja impedancji przez odcinek linii (impedancja wejściowa linii z dowolnym obciążeniem,
linia półfalowa, impedancja linii zwartej lub rozwartej na końcu, linia ćwierćfalowa - transformator
ćwierćfalowy; kołowy wykres impedancji (wykres Smitha); odcinki linii jako równoważniki elementów
skupionych lub obwody rezonansowe – impedancja/reaktancja i dobroć linii o małych stratach
obciążonej reaktancją, zwartej albo rozwartej na końcu).
Przechodzenie sygnałów analogowych i cyfrowych przez linie (sprawność przenoszenia mocy przez
linie – tłumienie wtrąceniowe, tłumienie skuteczne; wpływ dyspersyjności, długości linii, charakteru
obciążenia, dopasowania/niedopasowania; problem integralności sygnałów)
Struktury linii transmisyjnych (linia współosiowa, symetryczna linia dwuprzewodowa
nieekranowana/ekranowana; linie mikropaskowe, szczelinowe)
Falowody o metalowych ściankach; fale rodzaju TE (H) i TM (E), częstotliwości odcięcia rodzajów TEmn
i TMmn, długość fali w falowodzie, impedancja falowa; falowody prostokątny i kołowy. Rezonatory
wnękowe prostopadłościenny, cylindryczny i współosiowy. Sposoby sprzęgania falowodów i
rezonatorów z obwodami zewnętrznymi (sondy elektryczne i magnetyczne).
Opis macierzowy układów wielowrotowych; macierze impedancyjna, admitancyjna, łańcuchowa i
macierze hybrydowe; macierze wybranych czwórników; związki między elementami macierzy; macierz
rozproszenia – zespolone fale mocy, fizyczna interpretacja parametrów rozproszenia, właściwości
macierzy rozproszenia.
Elementy bierne układów wielkich częstotliwości – rezystory, skupione pojemności i indukcyjności,
tłumiki i obciążenia; złącza współosiowe; przejścia między liniami różnych typów; filtry; dzielniki mocy
i sprzęgacze kierunkowe; rozgałęzienia 3 dB i pierścienie hybrydowe.
Półprzewodnikowe układy wielkich częstotliwości – mieszacze, generatory, wzmacniacze, przesuwniki
fazy. Mikrofalowe układy hybrydowe, monolityczne i mikromechaniczne.
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 3 z 3
Ćwiczenia tablicowe
Ćwiczenia mają na celu ilustrację zastosowania przedstawionych na wykładzie metod opisu i
analizy układów w. cz. do rozwiązywania sformułowanych przez prowadzącego, typowych,
cząstkowych zagadnień inżynierskich z zakresu techniki wielkich częstotliwości.
20. Egzamin:
nie
21. Literatura podstawowa:
1. Dobrowolski Janusz A.: Technika wielkich częstotliwości, Oficyna Wydawnicza
PolitechnikiWarszawskiej, Warszawa, 2001.
2. Dobrowolski Janusz A.: Układy i systemy wielkich częstotliwości – Zadania, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2002.
3. Szóstka J.:, Mikrofale, WKiŁ, Warszawa, 2006.
4. Szóstka J.:, Fale i anteny, WKiŁ, Warszawa, 2000.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Litwin R., Suski M.: Technika mikrofalowa, WNT Warszawa, 1972
2. Morawski T., Gwarek W.: Pola i fale elektromagnetyczne, WNT, Warszawa, 1998.
3. Pozar D. M.: Microwave engineering, Wiley, 1998.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
/
4
Projekt
/
5
Seminarium
/
6
Inne
/
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/5
15/30
45/35
24. Suma wszystkich godzin: 80
25. Liczba punktów ECTS:2 3
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty) 0
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2
1 punkt ECTS – 30 godzin.