PROFESIONALES [PRESENCIAL]

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1 SILABO POR ASIGNATURA 1. INFORMACION GENERAL Coordinador: ARAUJO PACHECO ALCIDES Facultad(es): [FACULTAD DE INGENIERÍA] Escuela: [INGENIERIA ELECTRONICA Y ] Carrera(s): [INGENIERIA EN ELECTRONICA Y ] Denominación de la asignatura: Código de la asignatura: Período académico: Eje de formación: Modalidad: Número de créditos: CIRCUITOS DE RF - GRUPO: PROFESIONALES [PRESENCIAL] 4 Profesor(es) Responsable(s): [ARAUJO PACHECO ALCIDES FABIAN([email protected])] 2. DESCRIPCION DE LA ASIGNATURA Se hace una diferenciación entre las estrategias de diseño de circuitos en radio frecuencia (RF) y microondas (MO). El curso, en una etapa inicial, contempla la modelación de elementos pasivos en alta frecuencia, la modelación de elementos activos en alta frecuencia orientados a la obtención de modelos lineales. Manejo de herramientas de diseño como la Carta de Smith con la ayuda de herramientas informáticas; la modelación de redes de dos puertos y el uso de parámetros S como elementos fundamentales en el diseño de circuitos en alta frecuencia. Se revisan algunos circuitos tipicos de microondad como divisores de potencia, circuladores, combinadores, filtros. Se estudian estrategias de redes de acoplamiento en alta frecuencia y polarización de elementos activos. La segunda fase del curso se orienta al diseño de amplificadores de RF y MO con énfasis en pequeña señal, sin embargo, se estudia un enfoque del diseño de amplificadores de potencia. Adicionalmente se estudian circuitos osciladores y mezcladores. A más del enfoque teórico, el curso incluye una serie de prácticas y proyectos que permiten al alumno comprobar el funcionamiento de varios circuitos de aplicación. Para el efecto se utilizan herramientas CAD para el diseño y simulación como fase previa a la implementación. Se dispone además de un laboratorio para la comprobación práctica en RF y MO. 3. CONOCIMIENTOS NECESARIOS Pág. 1

2 PRE-REQUISITOS: asignaturas que deben ser aprobadas con anterioridad ASIGNATURA CARRERA MALLA 6791 MICROONDAS INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6793 COMUNICACIONES DIGITALES INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6791 MICROONDAS INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6793 COMUNICACIONES DIGITALES INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6793 COMUNICACIONES DIGITALES INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6791 MICROONDAS INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6793 COMUNICACIONES DIGITALES INGENIERIA EN ELECTRONICA Y 6791 MICROONDAS INGENIERIA EN ELECTRONICA Y MALLA ING.ELECT Y TELEC 2008 CREDITOS MALLA SIN CREDITOS OCTUBRE 2007 MALLA SIN CREDITOS OCTUBRE 2007 MALLA ING.ELECT Y TELEC 2008 CREDITOS MALLA ELECTRONICA Y TELECOMUNI _AÑO 2013 MALLA ELECTRONICA Y TELECOMUNI _AÑO 2013 MALLA ING. ELEC Y TEL_CREDITOS SEPT_2010 MALLA ING. ELEC Y TEL_CREDITOS SEPT_ OBJETIVO(S) DE LA ASIGNATURA Los objetivos expresan los avances que los estudiantes alcanzarán en la asignatura. Deben formularse en función del aprendizaje del estudiante y sustentados en los perfiles de egreso y Conocer los fenómenos presentes en los circuitos de radiofrecuencia y microondas. Brindar al estudiante conocimientos sobre los componentes de la sección de alta frecuencia de un sistema de comunicación. Conocer los diferentes enfoques de diseño de acuerdo al rango de frecuencias de trabajo. Entender los criterios para interconectar, y acoplar los diferentes elementos en RF y microondas Conocer métodos de diseño de amplificadores de pequeña señal, amplificadores de potencia, circuitos de acoplamiento, osciladores, y mezcladores en RF y MO. Utilizar herramientas CAD para el diseño y simulación de circuitos en RF y MO. Desarrollo de una serie de prácticas y proyectos para reforzar los conceptos teóricos y manejo de herramientas de diseño. Se cuenta con las plataformas NI ELVIS II y NI PXI en laboratorio. A la finalizacion del curso, el estudiante sera capaz de interpretar la problematica del diseño en alta frecuencia, podrña manejar herramientas de análisis y diseño, habrña experimentado con circuitos practicos en microondas, y habrá diseñado algun elemeto como un amplificador de bafo ruido, un amplificador de microondas y dominará el manejo de circuitos de microondas pasivos y antenas. 5. RESULTADOS ESPECIFICOS DE LA ASIGNATURA RESULTADOS ESPECIFICOS Al término de la asignatura, el estudiante: Deberá tener la capacidad de identificar las partes básicas de un sistema de Radiofrecuencia. INDICADORES Rasgos visibles y medibles que evidencien la presencia o alcance de los resultados del aprendizaje. - Un buen manejo de la teoría. ACTIVIDADES DE EVALUACION Situaciones, actividades o tareas y el tipo de instrumentos que se va a utilizar para evaluar los resultados de aprendizaje. Pág. 2

3 RESULTADOS ESPECIFICOS Al término de la asignatura, el estudiante: Deberá tener la capacidad Diagnosticar fallas en los sistemas de Radiofrecuencia INDICADORES Rasgos visibles y medibles que evidencien la presencia o alcance de los resultados del aprendizaje. - Conocimiento sobre la arquitectura de los sistemas de Radiofrecuencia. ACTIVIDADES DE EVALUACION Situaciones, actividades o tareas y el tipo de instrumentos que se va a utilizar para evaluar los resultados de aprendizaje. Deberá tener la capacidad de recomendar mejoras en los sistemas de Radiofrecuencia. - Un buen manejo de la Teoría. 6. CONTENIDO DE LA ASIGNATURA 1 CONCEPTOS INTRODUCTORIOS A LOS CIRCUITOS DE RF Y MICROONDAS, MODELAJE DE ELEMENTOS PASIVOS EN ALTA FRECUENCIA 1.1 Indentificacion de los circuitos de alta frecuencia en un dispositivo, diferenciación de partes constitutivas en alta frecuencia y en DC Resolución de ejercicios 1.2 Conductor rectilineo: Resistencia en DC, Efecto piel, Resistencia en AC. Inductancia interna e inductancia externa 0.5 h 1.3 Modelo de un resistor en alta frecuencia 0.5 h 1.4 Modelo del capacitor en alta frecuencia 1.5 Modelo del inductor en alta frecuencia 1.6 Diseño de un inductor 1.7 Componentes de RF en un sistema de comunicación. 2 CIRCUITOS RESONANTES, FILTROS BASICOS 2.1 Resonancia con componentes con y sin pérdidas. Q del elemento. 2.2 El concepto de Q como medida de la selectividad del circuito resonante 2.3 Q cargado 0.5 h Simulacion con QUCS, Matlab, o ADS 2.4 Pérdidas de inserción del circuito resonante 0.5 h 2.5 Resonador como adaptador de impedancias Pág. 3

4 2.6 Circuitos resonantes acoplados 0.5 h 2.7 Concepto de resonancia y definiciones 0.5 h 2.8 Filtros basicos en Radiofrecuencia 3 CARTA DE SMITH, REDES DE DOS PUERTOS, ACOPLADORES DIRECCIONALES, DIVISORES DE POTENCIA 3.1 Manejo de la Carta de Smith. Carta Z, Carta Y, Carta ZY 3.2 Ejercicios de aplicación con la Carta de Smith. Uso de herramientas informáticas para manejo de la Carta de Smith 3.3 Redes de dos puertos. Definición de parámetros Z,Y,S,T. 3.4 Medición de parámetros S Ejercicios con Carta de Smith, uso del software de Amagonawa, uso del software Smith Trabajo con circuitos de microcinta 3.5 Líneas de transmisión y la Carta de Smith 3.6 Divisores de potencia 3.7 Acopladores direccionales 4 REDES DE ACOPLAMIENTO Y POLARIZACION 4.1 Acoplamiento de impedancias utilizando componentes discretos: redes de acoplamiento con dos componentes; redes de acoplamiento con tres elementos 4.2 Regiones prohibidas, Respuesta de frecuencia, Factor de calidad 4.3 Acoplamiento de impedancias mediante líneas de transmisión: acoplamiento con stub simple, acoplamiento con stub doble 4.0 h 4.4 Redes de bajo Q 0.5 h Ejercicios de aplicación 4.5 Revisión de casos con la utilización de la Carta de Smith 0.5 h 4.6 Circuitos de polarización Pág. 4

5 5 MODELAMIENTO DE COMPONENTES ACTIVOS EN ALTA FRECUENCIA: MODELOS DEL DIODO 5.1 Diodos de Alta Frecuencia 5.2 Filtros basicos en Radiofrecuencia 5.3 Modelos del diodo: modelo no lineal, modelo lineal 6 MODELAMIENTO DE COMPONENTES ACTIVOS EN ALTA FRECUENCIA: TRANSISTOR BIPOLAR 6.1 Modelos del transistor BJT en alta frecuencia: modelos de gran señal Ebers-Moll y Gummel- Poon; derivación del modelo de pequeña señal 6.2 Transistor como red de 2 puertos 0.25 h 6.3 Parámetros S como caracterización del BJT 0.25 h 6.4 Transistor BJT en alta frecuencia 0.5 h 7 MODELAMIENTO DE COMPONENTES ACTIVOS EN ALTA FRECUENCIA: TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO 7.1 El transistor FET en alta frecuencia 0.5 h 7.2 Modelos del transistor FET en alta frecuencia: modelo de gran señal, y derivación del modelo de pequeña señal 0.5 h 7.3 Caracterización con parámetros S 0.5 h Ejercicios de aplicación sobre modelos de elementos activos 7.4 Modelo de Pequeña Señal 0.5 h 8 DISEÑO DE UN AMPLIFICADOR DE RF DE PEQUEÑA SEÑAL 8.1 Relaciones de potencia del amplificador. Ganancia de Transductor 8.2 Criterios de estabilidad. Círculos de estabilidad. Estabilidad incondicional 8.3 Diseño de un amplificador de pequeña señal para máxima ganancia 8.4 Diseño de un amplificador de pequeña señal para una ganancia dada Ejercicios y simulaciones en QUCS o ADS Pág. 5

6 8.5 Modelo de amplificador de pequeña señal, convención de parámetros para desarrollo de formulación 8.6 Diseño de un amplificador de pequeña señal de bajo ruido 8.7 Enfoque de diseño con parámetros Z y Y 9 AMPLIFICADOR LINEAL DE POTENCIA 9.1 Consideraciones para el diseño de un amplificador de potencia 9.2 Amplificadores de banda ancha Ejercicios y simulaciones en QUCS o ADS 9.3 Amplificadores de potencia 9.4 Amplificadores multietapa 10 OSCILADORES 10.1 Oscilador sinusoidal: modelo general 0.25 h 10.2 Oscilador del Colpitts Construcción de un oscilador Colpitts o Hartley (practica de un transmisor AM) 10.3 Oscilador de Hartley 0.25 h 10.4 Osciladores controlados con Cristal 0.25 h 10.5 Diseño de osciladores con resistencia negativa 10.6 Versiones con FET 0.5 h 10.7 Osciladores con resonador dieléctrico 10.8 Estabilidad con la Temperatura 0.25 h 11 MEZCLADORES 11.1 Definición. Características del mezclador 0.5 h 11.2 Mezcladores con Diodo 0.5 h Los estudiantes deberán completar las prácticas planteadas Pág. 6

7 11.3 Mezclador con BJT 0.5 h 11.4 Mezcladores con FET 0.5 h 11.5 Intermodulación 0.25 h 11.6 Mezclador con balanceo simple. Mezclador con balanceo doble 0.25 h Total 64.0 h 7. RECURSOS O MEDIOS PARA EL APRENDIZAJE La bibliografía, presentaciones en PowerPoint, Software de Simulación Qucs y MatLab, plataforma NI ELVIS II, sistema PXI, prácticas de laboratorio. Software de Amagonawa, software Smith AULAS AULA 003 FACULTAD DE INGENIERÍA 8. CRITERIOS DE EVALUACION ACTIVIDAD PESO PRUEBAS 40 TRABAJOS 5 EXAMENES 50 TAREAS EN CLASES 5 TOTAL BIBLIOGRAFIA GENERAL BIBLIOGRAFIA BASICA» POZAR D Microware engineering. Estados Unidos. JOHN WILEY & SONS» COLLIN R Foundations for microwave engineering. New York. WILEY-INTERSCIENCE 10. BIBLIOGRAFIA PROFESOR BIBLIOGRAFIA BASICA» Agilent, S-Parameter Design, Application Note» Bowick Chris, RF Circuit Design, Newnes, Second Edition, 2008, USA» Gonzalez G. Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and Design. Pretince-Hall, Second Edition, USA, 1997» Davendra Misra, Radio Frequency and Microwave Communication Circuits, John Wiley & Sons, 2004, USA Pág. 7

8 BIBLIOGRAFIA BASICA» Ludwig R., Bogdanov G. RF Circuit Design, Theory and Applications. Pearson, Second Edition, USA» Ludwig R, Bretchko P. RF Circuit Design, Theory and Applications. Pearson, USA BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA» Kyung-Whan Yeom, Microwave Circuit Design, A Practical Approach Using ADS, Prentice Hall, 2015,USA. Pág. 8