TERM-T5O39 - Técnicas de Radiofrecuencia y Microondas

Transcripción

1 Unidad responsable: EPSEVG - Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Vilanova i la Geltrú Unidad que imparte: TSC - Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Curso: Titulación: 2014 GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) Créditos ECTS: 6 Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: Otros: Antoni Barlabé Dalmau Antoni Barlabé Dalmau Joan Vicent Castell Balaguer Ramón Guzmán Solà Capacidades previas - Análisis de circuitos con líneas de transmisión. - Cálculos de potencia, ruido y distorsión en sistemes de telecomunicaciones. - Medidas con un analizador vectorial de redes. Requisitos Haber cursado o estar cursando las siguientes asignaturas: - Componentes i circuitos electrónicos - Análisis de circuitos - Comunicaciones guiadas - Sistemas de emisión y recepción Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 6. CE22. Capacidad para seleccionar circuitos y dispositivos electrónicos especializados para la transmisión, el encaminamiento o enrutamiento y los terminales, tanto en entornos fijos como móviles 7. CE25. Capacidad de diseñar circuitos de electrónica analógica y digital, de conversión analógico-digital y digitalanalógica, de radiofrecuencia, de alimentación y conversión de energía eléctrica para aplicaciones de telecomunicación y computación Transversales: 1. APRENDIZAJE AUTÓNOMO - Nivel 1: Llevar a cabo tareas encomendadas en el tiempo previsto, trabajando con las fuentes de información indicadas, de acuerdo con las pautas marcadas por el profesorado. 2. COMUNICACIÓN EFICAZ ORAL Y ESCRITA - Nivel 1: Planificar la comunicación oral, responder de manera adecuada a las cuestiones formuladas y redactar textos de nivel básico con corrección ortográfica y gramatical. 4. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 1: Participar en el trabajo en equipo y colaborar, una vez identificados los objetivos y las responsabilidades colectivas e individuales, y decidir conjuntamente la estrategia que se debe seguir. 5. USO SOLVENTE DE LOS RECURSOS DE INFORMACIÓN - Nivel 1: Identificar las propias necesidades de información y utilizar las colecciones, los espacios y los servicios disponibles para diseñar y ejecutar búsquedas simples adecuadas al ámbito temático. 3. TERCERA LENGUA: Conocer una tercera lengua, que será preferentemente inglés, con un nivel adecuado de forma oral y por escrito y en consonancia con las necesidades que tendrán las tituladas y los titulados en cada enseñanza. 1 / 6

2 Metodologías docentes Muy enfocada al aprendizaje basado en proyectos y al aprendizaje activo por parte del alumno, con un buen seguimiento por parte del profesor. La materia se ha dividido en tres bloques que se impartirán simultáneamente a lo largo del curso - Bloque de Técnicas de Radiofrecuencia. Vertebrado sobre un proyecto de diseño de los bloques básicos de los circuitos emisores y receptores de un enlace de telecomunicaciones, dando especial relevancia al diseño de los subsistemas activos y no lineales así como a la caracterización y diseño óptimo del sistema en conjunto. (2h/semana) - Bloque de Técnicas de Análisis. En este bloque se estudiarán dispositivos pasivos de microondas de complejidad creciente con el objetivo específico de familiarizarse con las técnicas de análisis y caracterización de dispositivos basadas en los parámetros de scattering. Este bloque se impartirá en la misma aula que la clase de Técnicas de Laboratorio para así poder incluir las demostraciones prácticas por parte del profesor. En cada clase habrá una demostración de este tipo. Al ser impartidas por el mismo profesor, entre este bloque y el de Técnicas de Laboratorio se crearan sinergias que permitirán al alumno profundizar en el manejo de los instrumentos y los softwares de diseño así como repasar conceptos y aclarar dudas. (2h/15 días) - Bloque de Técnicas de Laboratorio Vertebrado sobre el diseño, montaje real y medida de un filtro de microondas planar. Serán objetivos específicos el aprendizaje de software de diseño específico de microondas y el uso de instrumentación específica de radiofrecuencia y microondas. (2h/15 días) Objetivos de aprendizaje de la asignatura Que el estudiante conozca las técnicas y las tecnologías relacionadas con la electrónica de radiofrecuencia y microondas. Que conozca los bloques constitutivos básicos y los circuitos que forman parte de los subsistemas de radiofrecuencia utilizados en las telecomunicaciones por radio y guiadas así como su función en el conjunto. Que sea capaz de analizar y de diseñar estos bloques de forma óptima. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 45h 30.00% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 15h 10.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 2 / 6

3 Contenidos BLOQUE 2 Técnicas de Análisis en Microondas (2h/15 días, 7 sesiones) 2.1_ Las líneas de transmisión en régimen permanente sinusoidal y la Carta de Smith (2h) 2.2_ Caracterización de multipuertos. Los parámetros de Scattering. (2h) 2.3_ Análisis y diseño de atenuadores, adaptadores y divisores resistivos (2h) 2.4_ Análisis de circuitos basado en la matriz S y las condiciones de contorno (2h) 2.5_ Análisis y diseño de circuitos planares resonantes. Divisores de Wilkinson y "tapers" (2h) 2.6_ Análisis y diseño de circuitos planares resonantes. Acopladores direccionales y híbridos (4h) BLOQUE 1 Técnicas de Radiofrecuencia (2h/semana x 15 semanas) 1.1_ Introducción. Radiocomunicaciones y comunicaciones guiadas. Emisores y Receptores (2h) 1.2_ Subsistemas de los emisores y receptores. Esquema de bloques y funciones básicas (2h) 1.3_ Osciladores de RF y Microondas (4h) 1.4_ Mezcladores de RF y Microondas (4h) 1.5_ Amplificadores de RF y Microondas (8h) 1.6_ Redes de adaptación y filtraje. Control del factor de calidad (4h) 1.7_ Técnicas de control de potencia y direccionamiento de la señal. Acopladores, Circuladores, Diplexores, Conmutadores. (4h) BLOQUE 3 Técnicas de Laboratorio (2h/15 días, 7 sesiones) 3.1_ Teoría básica de diseño de filtros de RF i microondas (2h) 3.2_ Programas de ayuda al diseño. Introducción al programa "Advanced Design System" (ADS) de Agilent. Aplicación al diseño de filtros (2h) 3.3_ Diseño y simulación de un filtro planar con ADS Schematic y Momentum (4h) 3.4_ Construcción del circuito. Fresado numérico. Soldadura de conectores, vías, componentes SMD y acabados (2h). 3.5_ Técnicas de medida de circuitos de microondas. Funcionamiento, características y calibración de un Analizador de Redes Vectorial (VNA). Preparación de las medidas y elementos auxiliares (2h) 3.6_ Medida y caracterización del circuito resultante. Interpretación de los resultados y generación de un "datasheet" (2h) Ex1_ Examen de control 1 (2h) 3 / 6

4 Al final del curso, sobre el contenido del bloque 1 Ex2_ Examen de control 2 (2h) Al final del curso. En este examen se incluirán conceptos aprendidos en el bloc 2. Durante la misma sesión los alumnos presentaran un póster ilustrativo del procesos de diseño que han seguido y de los resultados obtenidos en el Bloque 3, que también será evaluado. (CAST) 6. Multiports fets amb línies de transmissió (CAST) 7. Métodes numèrics "full wave" (CAST) 8. Filtres amb línies de transmissió i guies d'ona (CAST) 9. Dispositius semiconductors per a alta frequència (CAST) 10. Dispositius termoiònics per a alta frequència (CAST) 11. Amplificadors d'alta frequència de petit senyal amb dispositius semiconductors (CAST) 12. Amplificadors d'alta frequència de potència amb dispositius 4 / 6

5 semiconductors (CAST) 13. Altres subsistemes d'alta frequència: mescladors, oscil ladors i conmutadors (CAST) 14. Mesures en RF, microones i ones mil limètriques Sistema de calificación - Controles parciales: 40% - Valoración del proyecte desarrollado en el laboratorio: 40% - Valoración de los trabajos, individuales o en grupo, encargados por el profesor: 20% 5 / 6

6 Bibliografía Básica: Pozar, David M. Microwave engineering. 4th ed. Hoboken: Wiley, cop ISBN Barlabé i Dalmau, Antoni; Muñoz Porcar, Constantino. La carta de Smith : aplicacions. Barcelona: Edicions UPC, ISBN Bará Temes, Javier. Circuitos de microondas con lineas de transmisión [en línea]. Barcelona: Edicions UPC, 1994 [Consulta: 17/09/2014]. Disponible a: < ISBN Complementaria: Encyclopedia of RF and microwave engineering. Hoboken: Wiley, ISBN Matthaei, George L.. ; Young, Leo ; Jones, E.M.T. Microwave filters, impedance-matching networks and coupling structures. Dedham, MA: Artech House, ISBN The RF and microwave handbook. 2nd ed. Boca Raton [etc.]: CRC Press, cop ISBN Wadell, Brian C. Transmission line design handbook. Boston [etc.]: Artech House, ISBN Zverev, Anatol I. Handbook of filter synthesis. New York [etc.]: Wiley, cop ISBN Davis, W. Alan. Radio frequency circuit design [en línea]. 2nd ed. Hoboken: Wiley, 2011 [Consulta: 17/09/2014]. Disponible a: < ISBN Gilmour, A.S. Klystrons, traveling wave tubes, magnetrons, crossed-field amplifiers, and gyrotrons. Boston [etc.]: Artech House, ISBN Hong, Jia-Sheng G. Microstrip filters for RF/Microwave applications. New York [etc.]: Wiley, ISBN Kitchen, Ronald. RF and microwave radiation safety handbook [en línea]. 2nd ed. Oxford [etc.]: Newnes, 2001 [Consulta: 17/09/2014]. Disponible a: < ISBN The ARRL UHF/Microwave projects manual. Newington, CT: American Radio Relay League, ISBN Maas, Stephen A. Nonlinear microwave and RF circuits. 2nd ed. Boston: Artech House, Wolff, Ingo. Coplanar microwave integrated circuits. Hoboken: Wiley, ISBN Wolff, Edward A. Microwave engineering and systems applications. New york [etc.]: Wiley, ISBN Collin, Robert E. Foundations for microwave engineering. 2nd ed. New York: IEEE, ISBN Clarke, Kenneth K. ; Hess, Donald T. Communication circuits : analysis and design. 2nd ed. Malabar, Florida: Krieger Publishing Company, ISBN / 6