Visokofrekvencijska i mikrovalna elektronika

Opis predmeta

Poznavanje specifičnosti sklopova koji se rabe na visokom frekvencijama. Analizirati prijenosne linije te pasivne i aktivne mikrovalne mreže. Upoznavanje s mikrovalnim poluvodičkim elementima, nelinearnim mrežama i njihovom primjenom.

Ishodi učenja

  1. objasniti pojam raspodijeljenih parametara
  2. navesti vrste i karakteristike prijenosnih linija
  3. izvesti parametre prijenosnih linija
  4. analizirati linearnu ili lineariziranu mikrovalnu mrežu
  5. objasniti načela rada mikrovalnih poluvodičkih elemenata
  6. prikazati osnovne parametre nelinearnih mreža
  7. opisati načela sinkronizacije mikrovalnog oscilatora
  8. objasniti rad mješala

Oblici nastave

Predavanja

uživo ili on-line, predstavljanje teorijskih načela i praktičnih primjera, diskusija

Auditorne vježbe

numerički primjeri iz prakse

Laboratorij

praktične vježbe iz mjerenja na mikrovalnim sklopovima i komponentama

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 50 % 0 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 25 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 50 % 25 %
Završni ispit: Usmeni 50 %
Ispit: Pismeni 50 % 50 %
Ispit: Usmeni 50 %
Napomena / komentar

--

Tjedni plan nastave

  1. Razlika između mreža s koncentriranim i raspodijeljenim elementima. Model prijenosne linije s koncentriranim elementima. Telegrafske jednadžbe. Valne jednadžbe, opće rješenje i fizikalna interpretacija, napon i struja na prijenosnoj liniji. Koeficijent refleksije. Odnos stojnih valova.
  2. Ulazna impedancije prijenosne linije bez gubitaka s gubitcima. Impedancija uzduž prijenosne linije, karakteristična impedancija i koeficijent rasprostiranja, fazna i grupna brzina, tok snage na prijenosnoj liniji. Linija bez gubitaka. Linija s malim gubitcima. Vremenski odziv prijenosne linije, rasprostiranje impulsa, disperzija i kauzalnost. Prijenosna linija s periodičkim opterećenjem. Umjetna prijenosna linija.
  3. Smithov dijagram. Prilagodba impedancije koncentriranim elementima. Prilagodba impedancije jednim stabom. Prilagodba impedancije dvama stabovima. Četvrtvalni transformator impedancije. Prilagodba za najveći prijenos snage.
  4. TEM-, TE- i TM-valovi. Valovod s paralelnim pločama. Pravokutni valovod. Kružni valovod. Dielektrični valovod.
  5. Suosna prijenosna linija. Simetrična trakasta linija. Mikrotrakasta linija.
  6. Prolaz i referentna ravnina. Jednoprolazna mreža. Impedancija. Fosterov teorem za reaktancije. Dvoprolazne i višeprolazne mreže. Impedancijska i admitancijska matrica (Z- i Y-parametri). Prijenosna matrica (ABCD-parametri).
  7. Valovi snage, raspršni parametri. Recipročna mreža. Prilagođena mreža. Mreža bez gubitaka. Graf toka signala, pojednostavnjenje grafa, Masonovo pravilo. Dvoprolazne mreže (atenuator, feritni izolator, zakretalo faze). Troprolazne mreže (feritni cirkulator, T-spoj, otpornao djelilo snage, Wilkinsonovo djelilo snage).
  8. Međuispit
  9. Usmjerni sprežnik (simetrični i nesimetrični). Valovodni i linijski sprežnici. Hibridi, kvadraturni hibrid, pi-hibrid, analiza pobudom parnim i neparnim modovima.
  10. Serijski i paralelni titrajni krug, faktor dobrote i širina pojasa. Linijski rezonatori, šupljinski rezonatori, dielektrični rezonatori. Pobuda rezonatora, sprega s vanjskim krugom. Degenerirani modovi. Jednomodni i višemodni rezonatori.
  11. PIN-dioda. Varaktorska dioda. Schottkyjeva dioda. Gunnov element. Mikrovalne lavinske diode. Mikrovalni bipolarni tranzistori, HBT. Mikrovalni tranzistori s učinkom polja, MOSFET, MESFET, HEMT.
  12. Definicije pojačanja snage. Stabilnost pojačala, kružnice stabilnosti. Unilateralno pojačalo, mjera unilateralnosti. Projektiranje pojačala za zadano pojačanje. Projektiranje pojačala za zadani faktor šuma. Linearna radiofrekvencijska pojačala snage. Pojačala visoke djelotvornost s praćenjem anvelope. Radiofrekvencijska pojačala s aktivnim elementom koji radi kao sklopka, pojačala klase D, E, F. Pojačala s visokom djelotvornošću (defaziranje, polarna pojačala).
  13. Collpitsov i Hartleyev oscilator. Naponom upravljani oscilator. Kristalni oscilator. Oscilator s jednoprolaznim elementom (Gunnov oscilator). Mikrovalni tranzistorski oscilatori. Sinkronizacija oscilatora. Fazni šum oscilatora. Izravna sinteza frekvencije. Sintezatori s fazom sinkroniziranom zamkom (PLL). Digitalni sintezatori frekvencije.
  14. Harmoničke komponente i intermodulacijski produkti, točka kompresije, presjecišna točka trećeg reda. Pasivna intermodulacija. Mješala, načela rada, specifikacije, pretvorba na gore i na dolje. Sklopovi mješala, Gilbertova ćelija i primjene. Analiza i projektiranje mješala, potiskivanje zrcalne frekvencije, izolacija prolaza RF i LO.
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Audiotehnologije i elektroakustika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Automatika i robotika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektroenergetika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektronika (profil)
(2. semestar)
Elektrostrojarstvo i automatizacija (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Komunikacijske i svemirske tehnologije (profil)
Izborni predmeti profila (2. semestar)
Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računalno inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računalno modeliranje u inženjerstvu (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računarska znanost (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Znanost o mrežama (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Znanost o podacima (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)

Literatura

Bartolić, Juraj (2011.), Mikrovalna elektronika, Graphis
Bonefačić, Davor; Zentner, Radovan (2010.), Mjerenja u mikrovalnoj elektronici, FER
Smrkić, Zlatko (1990.), Mikrovalna elektronika, Školska knjiga
David M. Pozar (2011.), Microwave Engineering, John Wiley & Sons
Robert E. Collin (2007.), Foundations for microwave engineering, 2nd ed., John Wiley & Sons

Za studente

Izvedba

ID 223729
  Ljetni semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
60 Predavanja
12 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

88 izvrstan
76 vrlo dobar
66 dobar
55 dovoljan