Detail předmětu

Vysokofrekvenční technika

FEKT-BVFTAk. rok: 2017/2018

Předmět je zaměřen na základy návrhu pasivních a aktivních vysokofrekvenčních obvodů na kmitočtech přibližně do 3 GHz. První část je věnována pasivním obvodům, kde studenti získají informace o rezonančních obvodech, přizpůsobovacích obvodech, atenuátorech, přepínačích, děličích a slučovačích vysokofrekvenčního signálu. Druhá část je zaměřena na zesilovače, směšovače, oscilátory a frekvenční syntezátory.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- počítat v logaritmických jednotkách výkonové, napěťové a proudové úrovně
- popsat důležité parametry vodiče, cívky a kondenzátoru z pohledu vysokofrekvenčního signálu
- vysvětlit funkci a elektrické parametry sériového a paralelního rezonančního obvodu a vázaných rezonančních obvodů
- vysvětlit princip a uvést příklady filtrů se soustředěnou selektivitou
- pomocí Smithova diagramu vysvětlit princip transformace impedance pomocí paralelního rezonančního obvodu, L-článku, PI-článku a T-článku
- vysvětlit funkci a popsat důležité parametry vybraných základních zapojení atenuátoru, slučovače a přepínače vf. signálu
- vysvětlit pojmy stabilita a zisk linearizovaného zesilovače
- vysvětlit a počítat s důležitými parametry zesilovačů jako jsou dynamický rozsah, bod zahrazení, jednodecibelová komprese, šumové číslo
- vysvětlit pojmy směšovač, spektrum výstupního signálu směšovače, konverzní ztráty, konverzní zisk, zrcadlový kmitočet a nakreslit vybraná zapojení směšovačů
- vysvětlit princip zpětnovazebních oscilátorů, nakreslit vybraná zapojení LC a krystalových oscilátorů
- vysvětlit pojmy fázový šum a stabilita zdrojů vf. signálu
- nakreslit bloková zapojení PLL syntezátoru a DDS syntezátoru
- vysvětlit princip činnosti a vlastnosti jednotlivých funkčních bloků PLL a DDS

Prerekvizity

Student by měl být schopen: - vysvětlit základní pojmy z obvodové techniky a z teorie elektromagnetických vln a vedení (indukčnost, kapacita, impedance, činitel odrazu, Smithův diagram, poměr stojatých vln) - analyzovat jednoduché elektronické obvody s pasivními součástkami - počítat s komplexními čísly a logaritmy

Doporučená nebo povinná literatura

VÁGNER, P. Vysokofrekvenční technika. Skripta FEKT VUT, 2013. (CS)
RADMANESH, M., M. RF & Microwave Design Essentials. AuthorHouse 2007. (EN)
RADMANESH, M., M. Advanced RF & Microwave Circuit Design. AuthorHouse 2010. (EN)
HANUS, S., SVAČINA, J. Vysokofrekvenční a mikrovlnná technika. Skripta FEKT VUT v Brně, 2002, ISBN: 80-214-2222-X (CS)
ŽALUD, V. Moderní radioelektronika. Vydavatelství BEN, Praha 2000 (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

- laboratorní cvičení: max 20 bodů (5 úloh po čtyřech bodech)
- 1x písemný test po 14 bodech
- zkouška 66 bodů
Zkouška se skládá ze dvou částí: 30 bodů otázky, 36 bodů příklady. K úspěšnému složení zkoušky je nutné získat alespoň polovinu bodů z každé části zkoušky.

Jazyk výuky

čeština, angličtina

Osnovy výuky

1) Zisk a úroveň signálu (úvod do počítání v decibelech). Sériový a paralelní rezonanční obvod.
2) Parametry součástek RLC z pohledu vf. signálu. Transformační vlastnosti paralelního rezonančního obvodu.
3) Vázané rezonanční obvody. Filtry se soustředěnou selektivitou. Výkonové a impedanční přizpůsobení (L-článek, T-článek, PI-článek).
4) Děliče a slučovače vf. signálu. Vysokofrekvenční přepínače a atenuátory.
5) Linearizovaný model tranzistoru. Popis linearizovaného vysokofrekvenčního tranzistoru (zesilovače) pomocí s-parametrů. Obvody nastavení pracovního bodu.
6) Stabilita tranzistoru (zesilovače) - kritéria stability, kružnice stability. Provozní, výkonový, dostupný zisk - kružnice konstantního zisku.
7) Šum a jeho definice, šumová teplota, šumové číslo. Šumové přizpůsobení. Kaskádní řazení obvodových bloků z pohledu šumových vlastností.
8) Úzkopásmový a širokopásmový zesilovač. Nízkošumový zesilovač.
9) Velkosignálový zesilovač. Pracovní třídy zesilovačů. Hlavní parametry - dynamický rozsah, bod zahrazení, jednodecibelová komprese. Intermodulační zkreslení.
10) Směšovač - produkty směšování. Parametry směšovačů - konverzní zisk/ztráty, dynamický rozsah. Základní zapojení pasivních a aktivních směšovačů.
11) Stabilita a přesnost kmitočtu, fázový šum. Podmínky vzniku oscilací. Oscilátory s tranzistorem - základní typy zapojení. Pevné a přeladitelné oscilátory.
12) Fázový závěs PLL. PLL syntezátory. Přímá číslicová syntéza DDS.

Cíl

Cílem je poskytnout studentům základní teoretické a praktické informace z oblasti pasivních a aktivních vysokofrekvenčních obvodů.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 3. ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinný
    obor B-MET , 3. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor