Mikrohullámú áramkörök tervezése és szimulációja

A tantárgy angol neve: Simulation and Design of Microwave Circuits

Adatlap utolsó módosítása: 2016. január 22.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak, Műszaki Informatika Szak
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIHVAV08   3/0/1/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szabó Zsolt, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
4. A tantárgy előadója Dr. Szabó Zsolt   docens    HVT
Dr. Zólomy Attila    docens    HVT
Dr. Berceli Tibor    Professzor    HVT
Szalay Zoltán Attila    tudományos segédmunkatárs    HVT
Mészáros Gergely Zoltán    tudományos segédmunkatárs    HVT
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektromágnesesség, elektronika.

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
A tárgynak nincs előkövetelménye.
7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja, hogy a félév során a hallgatók elsajátítsák a mikrohullámú eszközök tervezéséhez szükséges alapvető ismereteket, az áramkörtervezésnél elengedhetetlen mérnöki szemléletet. A félév során bemutatásra kerülnek a mikrohullámú távközlési rendszerekben használt legfontosabb aktív és passzív áramköri elemek, azok működésének elmélete és a tervezésükhöz szükséges alapvető módszerek. A tárgy betekintést nyújt a napjainkban leggyakrabban alkalmazott mikrohullámú áramkör szimulációs és tér szimulációs szoftverek kezelésébe, áramkör tervezési példákon keresztül mutatjuk be a mérnöki gyakorlatban felhasználható módszerek hatékonyságát és alkalmazhatóságának előnyeit. A tárgy célja, hogy a tárgyat teljesítő hallgatókat felvértezze a mikrohullámú mérnöki tervezéshez szükséges alapvető ismeretekkel, biztos alapot nyújtva a leendő mérnökök fejlődéséhez, naprakész tudást adjon a mikrohullámú tervezésnél használatos szimulációs eszközökről.
8. A tantárgy részletes tematikája

1. hét:
Tápvonalelmélet, koncentráltparaméteres modell, távíró egyenletek, komplex áram- és feszültségfüggvény a távvezeték hosszán, reflexiós tényező, lezárás általános impedanciával, nevezetes lezárások, bemeneti impedancia.
2. hét:
Smith-diagram, S paraméterek, tervezőprogranok bemutatása, példák távvezetékekre, Smith diagram használatára.
3. hét:
Impedancia illesztési módszerek: illesztés koncentrált paraméterekkel, másodlagos parazita hatások a valós nagyfrekvenciás megoldásokban. Illesztés elosztott elemű hálózattal: egycsonkos, kétcsonkos illesztés, lambda-negyedes transzformátor.
4. hét:
Mikrohullámú szűrők, szűrő transzformációk, Richard’s transzformáció, Kuroda azonosságok, szűrők realizálása
5. hét:
Teljesítményosztók, iránycsatolók, kvadratúra hibrid, branch-line hibrid. Áramkör szimulátor használata szűrő és iránycsatoló tervezéséhez.
6. hét:
Szigetelők, fémek, ferritek elektromágneses tulajdonságai.
7. hét:
Periódikus struktúrák elektromágneses viselkedése. Frekvencia szelektív felületek.

8.hét:

Metaanyagok és alkalmazásaik. 1. ZH íratása.

9.hét:
Aktív mikrohullámú áramkörök és tranzisztorok: MESFET, HEMT, heteroátmentes BJT működése, előnyei. Lineáris, nemlineáris modellezés. Stabilitás és zajvizsgálat nagyfrekvenciás tranzisztorokon.
10. hét:
Kiszajú mikrohullámú erősítőtervezés elmélete. Áramkör tervezés szimulátor segítségével.
11. hét:
Mikrohullámú oszcillátorok: tervezés maximális instabilitásra, illetve dielektromos rezonátor segítségével.
12. hét:
Keverők elmélete. Oszcillátor és keverő áramkörök szimulációja.
13. hét:
Mikrohullámú mérések alapjai: spektrum analízis, hálózat analízis, zajmérés.
14. hét:
Nagyfrekvenciás integrált áramkörök. 2. ZH íratása.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Páratlan heteken heti 4 óra előadás. Páros heteken heti 2 óra előadás, 2 óra számítógépes laboratórium gyakorlat.

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: Az aláírás megszerzésének feltétele az előadásokon és a laborgyakorlatokon való legalább 70 %-os részvétel, mindkét ZH legalább elégséges teljesítése. Jeles vizsgajegy kerül megajánlásra, ha a két ZH átlaga jeles.

b. A vizsgaidőszakban: Szóbeli vizsga.

c. Elővizsga: A tárgyból elővizsga nincs. 

 

11. Pótlási lehetőségek Egy sikertelen zárthelyi a szorgalmi időszakban a pótzárthelyin pótolható. A sikertelen (pót) zárthelyi a pótlási héten különeljárási díj ellenében egy további alkalommal pótolható.
12. Konzultációs lehetőségek

Az oktatókkal történő egyéni megbeszélés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Pozar, David M.: Microwave Engineering, John Wiley & Sons, 2005.
Dr. Kása István: Mikrohullámú integrált áramkörök, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1978.
Dr. Almássy György: Mikrohullámú kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1973.
Christian Gentili: Microwave Amplifiers and Oscillators, McGraw-Hill, 1987, ISBN0-07-022995-3
Tibor Berceli : Nonlinear Active Microwave Circuits, Elsevier Science Publishers, Amsterdam, The Netherlands, 1987.
Dr. Jachimovits László, Dr. Berceli Tibor, Gödör Éva, Endersz György : Mikrohullámú áramkörök, Budapesti Műszaki Egyetem, Villamosmérnöki Kar, J 5-764 jegyzet, 11.változatlan kiadás, Tankönyvkiadó, Budapest, 1986.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra20
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés24
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Szabó Zsolt    docens    HVT
Dr. Zólomy Attila    docens    HVT
Dr. Berceli Tibor    Professzor    HVT