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Academic Year: 2022/23

581 - Bachelor's Degree in Telecommunications Technology and Services Engineering

30384 - Fundamentals of high frequency


Teaching Plan Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
30384 - Fundamentals of high frequency
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
581 - Bachelor's Degree in Telecommunications Technology and Services Engineering
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The aim of this course is to provide the student with the technical knowledge and skills required to work in the microwave/millimeter engineering systems. In adition, the course aims to help to reach the following Sustainable Development Goals:

Goal 7: Clean energy.

Goal 8: Economic growth.

Goal 9: Industry and infrastructure.

Goal 11: Sustainability.

 

1.2. Context and importance of this course in the degree

This course is centered on the microwave systems for the telecommunication engineering. 

1.3. Recommendations to take this course

To be able to follow this course, it is convenient that the student has previous knowledge os Electromagnetism and Waves, Radiation and propagation and Guided transmission.

It is required to participate in all programmed activities.

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The grading of this course is regulated by appliaction of Article 9.4 of the Normative of Grading Assessment and can be achieved by obtaining a minimun of 5 in the weighted average of the following learning activities:

  • Tutored activities (10%).
  • Laboratory assignements (30%).
  • Final exam (60%).

 

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The teaching /learning process is structured as follows:

1. Classroom lectures.

2. Problem solving sessions.

3. Project work previous to laboratory sesssions.

4.  Laboratory sessions.

5. Tutoring by appointment in given dates.

6. Assessment and evaluation exams.

7. Student homework.

4.2. Learning tasks

The program offered to the students to accomplish the desired objectives is organized in the following activities:

  • Classroom lectures (46 hours).
  • Problem-solving sessions (11.5 hours).
  • Poject work previous to laboratory sessions (12.5 hours)
  • Laboratory sessions (10 hours).

4.3. Syllabus

T1.  Introduction.

T2. Circuit theory fot microwave waveguides.

T3. Passive microwave circuits.

T4. Resonators and microwave filters.

T5. Diodes and microwave transistors.

T6. Microwave amplifiers.

T7. Microwave Optics.

 

Laboratory works:

1. Introduction to  high frequency simulators.

2. Microwave matching networks design with lumped elements.

3. Microwave filter designs.

4. Microwave amplifiers.

5. Modeling and simulation of the laser diode.

 

4.4. Course planning and calendar

Classroom lectures, problem-solving and laboratory sesssions will adopt the published official EINA calendar and schedule, both available online before the start of the course.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=30384

 


Curso Académico: 2022/23

581 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

30384 - Fundamentos de alta frecuencia


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
30384 - Fundamentos de alta frecuencia
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
581 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

Se pretende hacer una introducción al análisis y diseño de circuitos pasivos y activos de microondas. La asignatura incluye también el uso de herramientas CAD para el diseño de tales circuitos , así como los métodos de medida de circuitos de alta frecuencia.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org./sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro:

- Objetivo 7. Energía asequible y no contaminante.

- Objetivo 8. Trabajo decente y crecimiento económico.

- Objetivo 9. Industria, innovación e infraestructuras.

- Objetivo 11. Lograr que las ciudades sean más inclusivas, seguras, resilientes y sostenibles.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Dado que gran parte de los sistemas de telecomunicación trabajan en el rango de frecuencia de las microondas-milimétricas, esta asignatura resulta fundamental para la comprensión de esos sistemas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se requiere tener conocimientos de la teoría electromagnética y de circuitos electrónicos, por lo que se recomienda tener aprobadas las asignaturas de cursos anteriores cuya temática esté relacionada con tales conocimientos.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura el estudiante será más competente en:

  • C10: Aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.
  • C11: Aplicar las tecnologías de la información y las comunicaciones en la Ingeniería.
  • CST3: Realizar el análisis de componentes t sus especificaciones para sistemas de comunicaciones guiadas y no guiadas.
  • Realizar la selección de circuitos, susbsistemas y sistemas de radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radioenlaces y  radiodeterminación.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, superando esta asignatura, logra los siguientes resultados:

R1-  Conoce las aplicaciones de la ingeniería de microondas.

R2-  Comprende los principios de funcionamiento de una guía de ondas. Sus modos de propagación y propiedades de corte.

R3-  Conoce los conceptos básicos de funcionamiento de dispositivos pasivos basados en guías de onda.

R4-  Comprende el funcionamiento de dispositivos pasivos de microondas (atenuadores, acopladores direccionales, divisores de potencia, filtros en salto de impedancias y en líneas acopladas, desfasadores).

R5-  Comprende los principios básicos de resonadores basados en líneas de transmisión.

R6-  Comprende los principios básicos de diseño de amplificadores de bajo ruido de microondas, utilizando redes de adaptación basadas en stubs.

R7-  Comprende los principios básicos de diseño de amplificadores multietapa de microondas usando redes de adaptación basadas en stubs.

R8-  Comprende los principios básicos de diseño de amplificadores de potencia de microondas.

R9-  Domina los sistemas de medidas de circuitos de microondas.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Esta asignatura representa los cimientos de las técnicas de análisis, diseño y medida de los dispositibvos y circuitos que trabajan en el rango de las microondas-milimétricas.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación:

La evaluación constará de tres partes:

E1.  Evaluación de los cinco trabajos tutorizados durante el periodo de docencia: 10%.  Estos 5 trabajos van asociados con las 5 prácticas de laboratorio, por lo que la entrega del informe del trabajo tutorizado debe hacerse antes de la realización en el laboratorio de la correspondiente práctica.

E2.  Evaluación de los cinco informes del trabajo de laboratorio: 30%.  Los 5 informes valen lo mismo, el 6%. Cada informe deberá entregarse antes de la realización de la siguiente práctica de laboratorio.

E3.  Examen global: 60%. Se trata de un examen escrito de 3 horas de duración.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

La metodología seguida en esta asignatura se orienta hacia el logro de los objetivos del aprendizaje. Para ello se han diseñado una serie de tareas, a saber: clases magistrales, clases de resolución de problemas con participación activa del estudiante, trabajos tutelados, prácticas de laboratorio y tutorías individuales o grupales. 

El material diseñado para la asignatura se encontrará disponible en el MOODLE. Este material incluye apuntes de la asignatura, manuales de las actividades prácticas y hojas de características de dispositivos y circuitos de microondas.

 

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos, comprende las siguie4ntes actividades:

ACTIVIDAD I. Clases de exposición teórica. Temario:

Tema 1.  Introducción y objetivos de la asignatura.

Tema 2.  Concepto general de circuitos de microo0ndas.

Tema 3.  Circuitos pasivos de microondas.

Tema 4.  Resonadores y filtros de microondas.

Tema 5.  Diodos y transistores de microondas.

Tema 6.  Amplificadores de microondas.

Tema 7. Métodos ópticos para la transmisión y/o procesado de señales de microondas. 

ACTIVIDAD II. Clases de problemas.

ACTIVIDAD III. Trabajos prácticos tutorizados:

  1. Redes de adaptación y acoplamiento de resonadores. 
  2. Diseño de filtros de microondas.
  3. Diseño de amplificadores lineales y de banda estrecha.
  4. Modelado del diodo laser para el procesado de señales de microondas.
  5. El sistema de medidas de alta frecuencia.

ACTIVIDAD IV. Prácticas de laboratorio.

  1. Introducción al simulador de circuitos de alta frecuencia (ADS).
  2. Diseño de redes de adaptación con elementos concentrados.
  3. Diseño de filtros de microondas.
  4. Diseño de amplificadores lineales y de banda estrecha: Máxima ganancia y mínimo ruido.
  5. Modelado y simulación del diodo laser.

4.3. Programa

El programa detallado de la asignatura es:

Tema 1.  Introducción y objetivos de la asignatura.

1.1  Rango de frecuencias de las microonda/milimétricas y características.

1.2  Componentes típicos de los sistemas de microondas/milimétricas.

1.3  Aplicaciones de las microondas/milimétricas.

Tema 2.  Concepto general de circuito de microondas.

2.1  Ondas de voltaje y de corriente equivalentes.

2.2  Impedancia de redes de microondas de una puerta.

2.3  Matriz de impedancias/admitancias de redes de N puertas. Ondas de potencia.

2.4  Matriz de distribución de redes de N puertas. Propiedades.  Relaciones de potencia en cuadripolos.

2.5  Diagramas de flujo de señal. Aplicaciones.

Tema 3.  Circuitos pasivos de microondas.

3.1  Redes de adaptación con elementos concentrados.

3.2  El transformador l/4.

3.3  Propiedades básicas de redes de tres puertas.

3.4  Divisores de potencia.

3.5  Redes de cuatro puertas: Acopladores direccionales e híbridos.

3.6  Acopladores direccionales con líneas de transmisión paralelas acopladas.

3.7  Híbridos: La T “mágica” y el híbrido en anillo en línea microtira.

Tema 4.  Resonadores y filtros de microondas.

4.1  Resonadores con líneas de transmisión.

4.2  Acoplamiento de resonadores a líneas de transmisión y circuitos equivalentes.

4.3  Diseño de filtros por el método de las pérdidas de inserción.

4.4  Técnicas de diseño de filtros de microondas.

4.5  Filtros paso-bajo a saltos de impedancia.

4.6  Filtros con líneas de transmisión paralelas acopladas.

Tema 5.  Diodos y transistores de alta frecuencia.

5.1  Diodos de alta frecuencia.

5.2  El transistor bipolar de unión (BJT) y de heterounión (HBJT).

5.3  Transistores de efecto de campo :  El MOSFET y el MESFET.

5.4  El transistor de efecto de campo basado en una heteroestructura (HFET).

Tema 6.  Amplificadores de microondas.

6.1  Estabilidad en amplificadores.

6.2  Adaptación conjugada simultánea.

6.3  Ondas de potencia generalizadas, matriz de distribución generalizada y relaciones de potencia en cuadripolos amplificadores.

6.4  Diseño de amplificadores: Máxima ganancia y circunferencias de ganancia en potencia constante.

6.5  Amplificadores de bajo ruido.

6.6  El amplificador distribuido.

Tema 7. Métodos ópticos para la transmisión y/o procesado de señales de microondas.

7.1 Introducción.

7.2 Modelado del diodo laser. Régimen estacionario.

7.3 Análisis en pequeña señal y circuito equivalente del diodo laser.

7.4 Análisis en gran señal del diodo laser.

7.5 Amplificadores para receptores ópticos.

 

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

El calendario de sesiones presenciales y de la presentación de trabajos se harán públicos al comienzo  del curso, siguiendo los horarios fijados por el Centro.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

Usando los soportes digitales facilitados por la Universidad de Zaragoza, se suministrará a los alumnos matriculados en la asignatura el acceso a un conjunto de documentos elaborados por los profesores. 

 http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=30384