Μικροκυματικές Διατάξεις

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η φοιτητής/ήτρια είναι σε θέση να παράγει πρωτότυπη σκέψη στο αντικείμενο, και συγκεκριμένα να:

• Αξιοποιεί και επεξηγεί την χρήση των μητρών σκέδασης ενός μικροκυματικού πολυθύρου.
• Υπολογίζει, σχεδιάζει και ελέγχει έναν κατευθυντικό συζεύκτη ορθογωνικού κυματοδηγού.
• Συνθέτει μικροκυματικά στοιχεία για την υλοποίηση μικροκυματικών δικτύων.
• Συνθέτει μια διάταξη εκπομπής μικροκυματικής ακτινοβολίας από την πηγή έως την κεραία με δυνατότητα ελέγχου της συχνότητας και της ισχύος εκπομπής, της προστασίας της πηγής και τον έλεγχο της προσαρμογής.
• Επεξηγεί την λειτουργία και τις εφαρμογές βασικών μικροκυματικών πηγών.

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
• Αυτόνομη Εργασία
• Ομαδική Εργασία
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ
Το θεωρητικό μέρος του μαθήματος αναπτύσσεται σε δύο διδακτικές ενότητες, οι οποίες καλύπτουν:

1. την ανάλυση παθητικών μικροκυματικών στοιχείων και την εφαρμογή τους στα μικροκυματικά δίκτυα
2. την παρουσίαση των ενεργών μικροκυματικών στοιχείων με έμφαση στις μικροκυματικές πηγές και τις ενισχυτικές διατάξεις.

 

Η πρώτη ενότητα πραγματοποιείται σε 5 τρίωρες διαλέξεις (6 εβδομάδες)

1. Πολύθυρα παθητικά μικροκυματικά στοιχεία και περιγραφή της λειτουργίας τους μέσω της μήτρας σκέδασης.
2. Αρχή λειτουργίας του ορθογωνικού κατευθυντικού συζεύκτη, μήτρα σκέδασης, εφαρμογές, ευρυζωνικοί κατευθυντικοί συζεύκτες. Κατευθυντικοί συζεύκτες μικροταινιών.
3. Κυματόμετρο μικροκυματικής κοιλότητας με άνοιγμα σύζευξης σε κυματοδηγό, αρχή λειτουργίας εξασθενητή και τεχνικές υλοποίησης φορτίων προσαρμογής κυματοδηγών, στροφέας φάσης.
4. Τεχνικές σχεδίασης και λειτουργίας μικροκυματικών κεραιών – χοανοκεραίες – σχισμοκεραίες, παραβολικά κάτοπτρα.
5. Φερρίτες και φερριτικές διατάξεις και ιδιότητες στις υψηλές συχνότητες: Αρχή λειτουργίας του απομονωτή, τρίθυρο μικροκυματικό στοιχείο κυκλοφορητή – εφαρμογές.
6. Μαγικό Ταυ και διακλαδωτήρες τύπου Η και τύπου Ε – εφαρμογές. Η δεύτερη ενότητα πραγματοποιείται σε 7 τρίωρες διαλέξεις (7 εβδομάδες)
7. Ενεργά μικροκυματικά εξαρτήματα – μικροκυματικές πηγές – χαρακτηριστικά και απαιτήσεις για τις μικροκυματικές εφαρμογές. Αλληλεπίδραση δέσμης ηλεκτρονίων με ηλεκτρομαγνητικό κύμα.
8. Η λυχνία Klystron, ως πηγής παραγωγής μικροκυματικών συχνοτήτων – Klystron με ανακλαστήρα – δομή και ρυθμοί ταλάντωσης – ισχύς – συχνότητα – τάση ανακλαστήρα. Klystron πολλαπλών κοιλοτήτων ως ενισχυτής.
9. Δίοδος Gunn – ενεργειακές ζώνες GaAs και φαινόμενο αρνητικής αντίστασης – κατασκευή διόδου Gunn – μέγιστη ισχύς εξόδου – ισοδύναμο κύκλωμα.
10. Λυχνία οδεύοντος κύματος TWT ως ενισχυτής ευρείας ζώνης.
11. Η λυχνία Magnetron – δομή εσωτερικής κοιλότητας – κίνηση ηλεκτρονίων – κατανομή πεδίων.
12. Δίοδος Impatt, δίοδος varactor, δίοδος PIN.
13.  Θόρυβος στις μικροκυματικές λυχνίες. Παραμετρικός Ενισχυτής.

 

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ
Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος αναπτύσσεται σε 6 ασκήσεις δίωρης διάρκειας ως ακολούθως:

1. Δίοδος Gunn
2. Λυχνία Klystron
3. Κατευθυντικός συζεύκτης – σχεδίαση μέσω λογισμικού ηλεκτρομαγνητικής προσομοίωσης
4. Μαγικό Τ
5. Εξασθενητές και απομονωτές
6. Μέτρηση μικροκυματικού φίλτρου και Τ resonator

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Ι. Γραπτή τελική εξέταση επί του θεωρητικού μέρους του μαθήματος (60% ή 80%) που περιλαμβάνει:
– Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
– Ερωτήσεις με σκοπό την ανάπτυξη θεωρητικών ζητημάτων
– Επίλυση αριθμητικών προβλημάτων
ΙΙ. Προαιρετική ατομική εργασία η οποία αφορά την επίλυση ενός προβλήματος με επί μέρους ερωτήματα (20%)
ΙΙΙ. Αξιολόγηση επί του εργαστηριακού μέρους του μαθήματος (20%) ως εξής:
– Γραπτή εξέταση σε δύο κύκλους εργαστηριακών ασκήσεων
– Αξιολόγηση ατομικών εργασιών
– Προφορική αξιολόγηση κατά τη διάρκεια των εργαστηριακών ασκήσεων

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Τ.Β.Γιούλτσης, Ε.Ε.Κριεζής, Μικροκύματα – Θεωρία και εφαρμογές, Τζιόλας 2016.
2. Pozar D.M., Μικροκυματική τεχνολογία, εκδ. ΙΩΝ 2004.
3. Ουζούνογλου Ν., Εισαγωγή στα Μικροκύματα, Παπασωτηρίου, 1994.
4. Κ.Θ.Λιολιούση, Μικροκύματα, ΙΩΝ 2000.
5. S.Y.Liao, Microwave devices and circuits, Prentice Hall, 1980.
6. Φυλλάδιο Εργαστηρίου