Popis předmětu - B2B37ROZ

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B2B37ROZ Rádiové obvody a zařízení Rozsah výuky:2P+2L
Garanti:Dobeš J. Role:P,PV Jazyk výuky:CS
Vyučující:Dobeš J., Ulovec K. Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13137 Kreditů:4 Semestr:L

Anotace:

V první části předmět obsahuje základní, ale systematický popis nejdůležitějších typů analogových a digitálních modulací. Následuje výklad rádiových zařízení a stavebních bloků rádiových komunikačních systémů. Následuje výklad pasivních a aktivních prvků se soustředěnými i rozprostřenými parametry používaných v rádiových obvodech a jejich vlastností. Pozornost je věnována moderním strukturám s rozprostřenými parametry, mikrovlnným tranzistorům nejrůznějších typů, výkonovým unipolárním tranzistorům. Předmět obsahuje popis rádiových funkčních bloků: vysokofrekvenční zesilovače se soustředěnými i rozprostřenými parametry a jejich šumové vlastnosti, výkonové zesilovače, oscilátory a problematiku fázového šumu, krystalové oscilátory, směšovače vyvážené i vícenásobně vyvážené.

Cíle studia:

Získat znalosti pro praktický návrh radiových obvodů a zařízení.

Osnovy přednášek:

1. Podrobnější popis amplitudové modulace (AM, DSB), vztahy v časové oblasti, spektrální a energetické vlastnosti, energetická účinnost.
2. Podrobnější popis úhlové modulace (PM, FM), vztahy v časové oblasti, spektrální a energetické vlastnosti, stereo v FM, preemfáze a deemfáze. Šumové vlastnosti analogových modulací.
3. Podrobnější popis digitálních modulací (ASK, FSK, PSK), časová oblast a základní spektrální vlastnosti. Konstelační diagramy.
4. Další nejčastěji používané digitální modulace a jejich vlastnosti: GMSK, Pi/4 QPSK, Grayův kód.
5. Podrobnější popis modulačního principu OFDM, vlastnosti v časové a spektrální oblasti, ochranný interval, pilotní signály. Jednofrekvenční síť.
6. Principy rozprostření spektra rádiového signálu. Principy protichybového kódování v přenosových systémech, kódový poměr, systematický kód, příklady metod kódování a dekódování.
7. Stavební bloky rádiových komunikačních systémů. Směšovač, užitečné a neužitečné produkty, reciproké směšování, užití filtrů před a za směšovačem. Fázový závěs, popis blokového schématu, základní parametry, aplikace fázového závěsu.
8. Základní typy přijímačů. Superhet s jedním a dvojím směšováním. Příjem zrcadlového signálu. Pomocné obvody přijímačů. Základní parametry přijímačů a jejich měření.
9. Vysokofrekvenční vlastnosti pasivních prvků C, L, R. Parazitní prvky, jejich kmitočtové vlastnosti. ESR, Q. Definování pasivních dvojbranů a trojbranů systémem S-parametrů. Rezonanční obvody. Vysokofrekvenční filtry, SAW apod.
10. Vysokofrekvenční tranzistory: BJT, HBT, MESFET, pHEMT, SiGe, výkonové MOSFET a LDMOSFET. Šumové vlastnosti vysokofrekvenčních tranzistorů.
11. Vysokofrekvenční zesilovače, LNA. Zesilovače s rozprostřeným zesílením, základní princip. Výkonové vysokofrekvenční zesilovače, způsoby optimalizace výkonu, účinnosti atd.
12. Šumové vlastnosti vysokofrekvenčních obvodů. Základní fyzikální zdroje šumu a jejich matematický popis. Šumy pasivních a aktivních prvků rádiových obvodů. Základní způsoby šumové optimalizace vysokofrekvenčních obvodů.
13. Základní zapojení oscilátorů v radiotechnice (Colpitts, Clapp, Hartley apod.). Napěťově řízené oscilátory (VCO), PLL. Krystalové oscilátory, přechodný děj.
14. Základní zapojení směšovačů. Vyvážené a vícenásobně vyvážené směšovače. Směšovače s diodami, BJT a MOSFET.

Osnovy cvičení:

Cvičení předmětu se skládají ze série laboratorních měření a seminářů volených tak, aby pokrývala témata probíraná na přednáškách a přispěla tak k přirozenému pochopení činnosti rádiových obvodů a zařízení. Proběhne měření charakteristik rádiových filtrů, měření zesilovačů v různých třídách včetně měření výkonového zesilovače vysílače, měření oscilátorů i směšovačů včetně stanovení IP1 a IP3 a také měření nejrůznějších parametrů rádiových přijímačů. Měření:
1. Měření na zesilovači ve třídách A, AB, B, a C, přenos signálu s proměnnou obálkou, linearita zesílení.
2. Návrh, konstrukce a měření RC oscilátoru, stabilizace oscilací, činitel harmonického zkreslení.
3. Měření na směšovači s filtrem, produkty směšování, intermodulační produkty, přenosová charakteristika filtru.
4. Měření parametrů, charakteristik rádiového přijímače AM, citlivost, AGC, selektivita.
5. Měření parametrů, charakteristik rádiového přijímače FM, citlivost, NF charakteristika, zkreslení NF signálu.
6. Měření na rádiovém vysílači, kmitočet nosné vlny, výkon modulovaného signálu, harmonické zkreslení.
7. Měření fázového závěsu, rozsah udržení, rozsah zachycení, aplikace v demodulátorech.
8. Měření na systému digitální televize, spektra a konstelační diagramy OFDM, jednofrekvenční síť.
Seminární část:
9. Kaskádní syntéza, souhrnné parametry přijímače
10. Vysokofrekvenční vlastnosti pasivních prvků, transformátorová vazba
11. Přijímače, zrcadlový kmitočet a jeho potlačení, dvojité směšování
12. Oscilátor, frekvenční syntéza
13. Zesilovač, diferenční stupeň, selektivní zesilovač
14. Směšovač, konverzní parametry

Literatura:

Literatura (doporučená, nepovinná): Dobeš, J., Žalud, V.: Moderní radiotechnika. BEN, 2006, 764 str. ISBN 80-7300-132-2. Vendelin, G.D., Pavio, A.M., Rohde, U.L.: Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques. Wiley-Interscience, 2005, 1058 str. ISBN 0-471-41479-4. Misra, D.K: Radio-Frequency and Microwave Communication Circuits Analysis and Design . John Wiley & Sons, Inc., 2001, 577 str. ISBN 0-471-41253-8. Caverly, R.: CMOS RFIC Design Principles. Artech House, 2007, 435 s. ISBN 978-1-59693-132-9. Sodagar, A.M.: Analysis of Bipolar and CMOS Amlifiers. CRC Press, 2007, 411 str. ISBN 1-4200-4644-6. Nelson, C. High-Frequency and Microwave Circuit Design. CRC Press, 2008, 162 str. ISBN 978-0-8493-7562-0. Odyniec, M: RF and Microwave Oscillator Design. Artech House, 2002, 398 str. 1-58053-320-5. Dobrowolski, J.A., Ostrowski, W.: Computer-Aided Analysis, Modeling, and Design of Microwave Networks The Wave Approach . Artech House, 1996, 305 str. ISBN 0-89006-669-8. Wong, T.T.Y.: Fundamentals of Distributed Amplification. Artech House, 1993, 325 str. ISBN 0-89006-645-9. Sun, Y.: Wireless Communications Circuits and Systems. IEE, 2004, 285 str. ISBN 0-85296-443-9. Baker, R.J., Li, H.V., Boyce, D.E.: CMOS Design, Layout, and Simulation. IEEE & Wiley-Interscience, 1998, 902 str. ISBN 0-7803-3416-7. Wamback, P., Sansen, W.: Distortion Analysis of Analog Integrated Circuits. Kluwer Academic Publishers, 1998, 501 str. ISBN 0-7923-8166-6. Rudolph, M.: Introduction to Modeling HBTs. Artech House, 2006, 322 str. ISBN 1-58053-144-x.

Požadavky:

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2B37ROZ

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPEK_2018 Před zařazením do oboru PV 6
BPEK_2016 Před zařazením do oboru P 6


Stránka vytvořena 23.10.2019 17:49:43, semestry: Z,L/2020-1, L/2018-9, Z,L/2019-20, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.