Liniowe elementy i układy mikrofalowe
Liniowe elementy i układy mikrofalowe
Skrypt stanowi podstawową pomoc dydaktyczną w nauczaniu takich przedmiotów, jak elementy i układy bardzo wysokich częstotliwości oraz liniowe i pasywne układy mikrofalowe w systemach telekomunikacyjnych, prowadzonych na Wydziale Elektrycznym Uniwersytetu Morskiego w Gdyni. Stanowi bogatą podstawę tematyczną do ćwiczeń i projektów z zakresu komputerowych symulacji układów mikrofalowych oraz pomoc w odniesieniu do licznych przedmiotów powiązanych z wykorzystaniem mikrofal. Publikacja może być wykorzystywana na innych uczelniach technicznych.
W trakcie redagowania podręcznika dążono do przedstawienia tematyki liniowych układów mikrofalowych w sposób możliwie prosty i dobrze ilustrujący aktualny stan tej dziedziny elektroniki. Szczególną uwagę zwrócono na wyjaśnianie zasad działania elementów i układów. Wzory, zależności i dane liczbowe są przytaczane wówczas, kiedy służą temu celowi, pokazują pewne ograniczenia lub nadają się do bezpośredniego wykorzystania w ćwiczeniach i projektach. Dość szczegółowy podział rozdziałów powinien ułatwiać prowadzącym zajęcia wybór tematów dostosowanych do potrzeb i ram czasowych przedmiotów, na których potrzeby opracowano niniejszy podręcznik.
Niniejszy podręcznik ma stanowić podstawową pomoc dydaktyczną w nauczaniu przedmiotów „Elementy i układy bardzo wysokich częstotliwości” oraz „Liniowe
i pasywne układy mikrofalowe w systemach telekomunikacyjnych”. Zakres omawianych zagadnień wykracza często poza treści zawarte w programach przewidujących 15 lub 8 godzin wykładowych. Jednym z celów skryptu było bowiem stworzenie bogatej bazy tematycznej dla ćwiczeń z zakresu komputerowych symulacji układów mikrofalowych czy też projektów. Podręcznik może również pełnić rolę pomocniczą w odniesieniu do licznych przedmiotów powiązanych z wykorzystaniem mikrofal (można tu dla przykładu wskazać „Anteny i propagację fal”, „Systemy radiokomunikacji satelitarnej”, „Systemy radiokomunikacji morskiej”, „Zastosowania techniki mikrofalowej”). Ze względu na brak na krajowym rynku wydawniczym aktualnej pozycji z zakresu liniowych układów mikrofalowych publikacja ta może być także wykorzystywana przez inne uczelnie techniczne.
Właściwości mikrofal oraz podstawowe pojęcia i definicje związane z mikrofalowymi prowadnicami falowymi przypomniano w rozdziałach 2 i 3. W rozdziale 4 omówiono technologie realizacji liniowych układów mikrofalowych, uwzględniając przy tym monolityczne mikrofalowe układy scalone z uwagi na ich rolę w technice wzmacniania słabych sygnałów. Podstawową wiedzę o prowadnicach falowych wyniesioną z przedmiotu „Technika mikrofalowa” uzupełnia zamieszczone w rozdziale 5 omówienie najważniejszych prowadnic pojedynczych i sprzężonych. W rozdziale 6 wprowadzono pojęcie nieciągłości prowadnicy falowej, wyjaśniono fizyczne podstawy tworzenia układów zastępczych nieciągłości oraz przytoczono szereg modeli nieciągłości ważnych z uwagi na konieczność ich uwzględniania w trakcie projektowania układów W rozdziale 7 przedstawiono problemy związane z wykorzystaniem w zakresie mikrofal pasywnych elementów o stałych skupionych, zwracając uwagę na występujące w nich zjawiska pasożytnicze i metody tworzenia niezbędnych dla projektanta układów zastępczych. Zasady realizacji kondensatorów, induktorów, transformatorów impedancji i rezonatorów przy użyciu odcinków prowadnic falowych omówiono w rozdziale 8. W rozdziale 9 wyjaśniono podstawy działania programów komputerowych wspomagających modelowanie i projektowanie liniowych układów mikrofalowych. Dalsze rozdziały poświęcone są elementom i układom mikrofalowym o narastającym stopniu komplikacji – od elementów jednowrotowych (rozdział 11) przez dwuwrotniki (rozdział 12) do wybranych wielowrotników (rozdział 13). Ze względu na ogromnie ważną rolę filtrów i multiplekserów w systemach mikrofalowych osobny rozdział 14 przedstawia zasady działania i projektowania tych układów. W końcowym rozdziale 15 opisano podstawowe metody projektowania mikrofalowych tranzystorowych wzmacniaczy słabych sygnałów ze szczególnym uwzględnieniem problemu stabilności i optymalnego wykorzystania doskonałych właściwości szumowych współczesnych tranzystorów mikrofalowych.