Circuits de microones Codi:  11.529    :  6
Consulta de les dades generals   Descripció   L'assignatura en el conjunt del pla d'estudis   Camps professionals en què es projecta   Coneixements previs   Informació prèvia a la matrícula   Objectius i competències   Continguts   Consulta dels recursos d'aprenentatge de la UOC per a l'assignatura   Informacions sobre l'avaluació a la UOC   Consulta del model d'avaluació  
Aquest és el pla docent de l'assignatura per al segon semestre del curs 2022-2023. Podeu consultar si l'assignatura s'ofereix aquest semestre a l'espai del campus Més UOC / La universitat / Plans d'estudis). Un cop comenci la docència, heu de consultar-lo a l'aula. El pla docent pot estar subjecte a canvis.

Circuits de microones és una assignatura pròpia de l'itinerari de Sistemes de comunicació del Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC).

L'assignatura està orientada a aprofundir en el comportament dels circuits a altes freqüències, a partir de la teoria del línees de transmissió, així com a estudiar les tècniques d'anàlisi d'aquests circuits, tals com l'ús dels paràmetres S. Així mateix, aborda el disseny de circuits passius de microones, amplificadors, mescladors i oscil¿ladors operant a tals freqüències. Finalment, es cobreix també l'estudi de la teoria de guies d'ones amb un mòdul de caràcter optatiu.

L'estudi de Circuits de microones pot, a primera vista de l'estudiant, semblar complex ja que requereix de l'ús de paràmetres d'anàlisi no convencionals per la resolució de circuits electrònics que operen a freqüències baixes o mitjanes. No obstant això, això no ha de ser necessàriament així. En efecte, si s'analitza i comprèn detalladament cada apartat dels primers mòduls, el seguiment de la resta es realitza de forma natural. En aquest sentit, l'estudi pautat dels continguts que es desenvolupen al llarg dels diferents mòduls inclou una àmplia varietat d'exemples pràctics des del punt de vista de càlcul i simulació amb l'eina ADS. Aquests exemples ajuden a aclarir i retenir els conceptes teòrics estudiats en cadascun dels apartats. Resulta altament recomanable realitzar aquests exercicis resolts, doncs són molt beneficiosos a l'hora d'adquirir les capacitats i competències citades anteriorment, així com per la comprensió dels circuits que fonamenten les aplicacions pràctiques actuals i del futur.

Amunt

L'assignatura Circuits de microones és pròpia del itinerari de Sistemes de comunicació del Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la UOC. Els seus continguts pertanyen en gran mesura a l'àmbit de l'electrònica de radiofreqüència, encara que també poden ser perfectament relacionats amb el camp dels sistemes de comunicacions.

Circuits de microones es nodreix dels coneixements prèviament adquirits per part de l'estudiant en les assignatures Electrònica de Comunicacions i Física II, pertanyent ambdues al Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la UOC i sent obligatòries en tots els seus itineraris. Així mateix, pot ser cursada de forma natural al mateix temps que Antenes, assignatura també pertanyent a l'itinerari de Sistemes de comunicació del Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la UOC.

Amunt

Els circuits i dispositius electrònics que operen en el rang de freqüència de les microones (300 MHz - 300 GHz) juguen un rol fonamental en el disseny i implementació dels sistemes de comunicació moderns. En l'actualitat, la nostra vida quotidiana està condicionada per nombroses aplicacions que utilitzen circuits de microones. A continuació se citen alguns exemples significatius:

  • Telefonia mòbil: sistemes de generació 3G-4G
  • Tecnologia wireless: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc.
  • Transmissió de TV
  • Automòbil/tràfic
  • Satèl•lit/GPS
  • Radar/navegació
  • Aplicacions mèdiques: diagnosi
  • Identificació per radiofreqüència (RFID)
  • Vigilància/seguretat
  • Electrònica militar
  • Radiometria/detecció remota
  • Radioastronomia

Amunt

L'assignatura es nodreix dels coneixements prèviament adquirits per part de l'estudiant en les assignatures Electrònica de Comunicacions i Física II, pertanyent ambdues al Grau en Tecnologies de Telecomunicació de la UOC i sent obligatòries en tots els seus itineraris.

Amunt

Com a part del material de l'assignatura, l'estudiant treballarà amb el programari Advanced Design System (ADS) de la casa Agilent. La configuració recomanada per a la màquina en la qual s'instal¿li aquest programari (normalment, el PC de l'estudiant) és la següent:

  • Processador: 1.66 GHz, 64-bit, x86 Quad-Core Processors, o superior.
  • RAM: 4 GB RAM, o superior.
  • Disc dur: 10 GB d'espai lliure en disc, o superior.
  • Resolució de pantalla: 1024x768.

Amunt

De forma específica, es pretén que l'estudiant adquireixi les corresponents competències de Grau, mostrades a continuació:

  • Capacitat d'anàlisi de components i les seves especificacions per a sistemes de comunicacions guiades i no guiades.
  • Capacitat per la selecció de circuits, subsistemes i sistemes de radiofreqüència, microones, radiodifusió, radioenllaços i radiolocalització.
  • Capacitat per a la selecció d'antenes, equips i sistemes de transmissió, propagació d'ones guiades i no guiades, per mitjans electromagnètics, de radiofreqüència o òptics i la corresponent gestió de l'espai radioelèctric i assignació de freqüències.


L'estudi dels continguts de l'assignatura permet adquirir les competències i coneixements necessaris amb la finalitat d'aconseguir els següents objectius generals:

  1. Conèixer els fenòmens de propagació en les línies de transmissió, així com la seva modelizado i formulació matemàtica.
  2. Entendre els conceptes d'impedància característica, coeficient de reflexió, relació d'ona estacionària i adaptació.
  3. Saber utilitzar la Carta de Smith per la resolució de circuits de microones i el càlcul de xarxes d'adaptació.
  4. Conèixer els mitjans de transmissió físics per a la correcta propagació de senyals en règim d'alta freqüència i la implementació de circuits de microones.
  5. Conèixer els avantatges que ofereixen els paràmetres S en el càlcul i caracterització de xarxes de microones.
  6. Saber relacionar els paràmetres S amb els paràmetres Z, I, T i ABCD.
  7. Entendre el concepte de xarxes passives, recíproques i sense pèrdues.
  8. Comprendre el funcionament d'un analitzador de xarxes.
  9. Entendre les limitacions en freqüència dels components passius inductius, capacitius i resistius.
  10. Calcular, modelizar i dissenyar els circuits passius de microones: atenuadors, divisors de potència, acobladors direccionals, ressonadors i filtres de microones.
  11. Entendre i manejar els paràmetres típics usats en la caracterització de prestacions dels components passius: pèrdues d'inserció, pèrdues de tornada, aïllament entre ports, etc.
  12. Saber dissenyar amplificadors lineals de microones considerant el seu guany, soroll i estabilitat.
  13. Saber interpretar els cercles de guany, soroll i estabilitat en la carta de Smith.
  14. Conèixer diferents tècniques de polarització de transistors de microones.
  15. Saber analitzar els models en petit senyal dels tipus de transistor més utilitzats en els circuits de microones.
  16. Conèixer el funcionament i propietats dels principals tipus de díodes utilitzats en microones, així com les seves aplicacions.
  17. Conèixer les principals classes de mescladors i presentar les seves figures de mèrit més rellevants.
  18. Saber dissenyar multiplicadors de freqüència i oscil¿ladors i presentar les seves figures de mèrit més importants.
  19. Comprendre el concepte de guia d'ones, així com els diferents tipus existents i maneres de propagació.
  20. Entendre els conceptes de freqüència de tall de les maneres i d'ample de banda monomodal.
  21. Saber diferenciar entre els diferents tipus de discontinuïtats i obstacles en una guia de ones i conèixer els seus circuits equivalents.
  22. Saber dissenyar circuits passius amb elements de guies d'ones.

Amunt

L'assignatura està estructurada en 5 mòduls obligatoris més 1 mòdul optatiu, els continguts dels quals es resumeixen a continuació:

Mòdul 1: Línies de transmissió
En aquest mòdul s'introdueix la teoria de línies de transmissió, necessària per modelizar els fenòmens de propagació en circuits que operen a freqüències de microones. Posteriorment es repassa i amplia la teoria i es detallen les eines pel modelizado matemàtic de les línies de transmissió. Per a això es defineixen els paràmetres bàsics que caracteritzen a les línies de transmissió i s'apliquen al càlcul d'aquestes línies (impedància característica, coeficients de reflexió i transmissió, etc.). S'avalua també el balanç de potències de les línies de transmissió, així com les tècniques més importants d'adaptació. Finalment s'estudia l'impacte de les pèrdues i la distorsió i s'introdueixen les principals línies de transmissió físiques.

Mòdul 2: Anàlisi de circuits de microones
Aquest mòdul està dedicat a comprendre les xarxes de microones i els paràmetres rellevants per a la seva anàlisi. Inicialment es repassen els paràmetres Z i Y, descrivint les seves limitacions per caracteritzar els circuits de microones. A continuació s'estudien els paràmetres S, ja que són de major utilitat en el càlcul de xarxes de microones, posant èmfasis en la seva interpretació. Així mateix, s'estableixen les relacions i conversions entre els diferents paràmetres S, Z, Y, T i ABCD. Finalment, s'analitza el funcionament i utilitat dels analitzadors de xarxes com a instruments de mesura de circuits de microones.

Mòdul 3: Circuits passius de microones
Aquest mòdul està centrat en el disseny, modelizado i simulació dels circuits passius bàsics de microones amb la pretensió d'usar-los en funció del tipus d'aplicació. S'inicia aquest estudi analitzant l'impacte de freqüències de microones en components passius (resistències, inductores i capacitats) i les seves diferències amb els models de baixa freqüència. A continuació es descriuen les principals topologies, tècniques i equacions de disseny, així com les matrius de paràmetres S de diversos circuits passius: atenuadors, adaptadors, inversors, transformadors ¿/4, tapers, divisors de potència, acobladors direccionals, híbrids, ressonadors i filtres de microones.

Mòdul 4: Amplificadors lineals de microones
En aquest mòdul es repassen les figures de mèrit més rellevants dels amplificadors de microones, així com el procés de modelizado i polarització dels mateixos. En primer lloc, es descriuen en profunditat els tipus de guany de l'amplificador i es revisen altres figures de mèrit, tals com la figura de soroll, aïllament, pèrdues de tornada, linealitat, etc. Seguidament, s'aborda el procés de disseny d'amplificadors sota l'aproximació d'unilateralitat, a fi de simplificar els càlculs. A més del càlcul de guany, es realitza una anàlisi de l'estabilitat dels amplificadors i s'avalua també el factor de soroll. Finalment, es descriuen les tècniques estàndard de polarització així com el procediment de disseny lineal d'amplificadors de microones.

Mòdul 5: Mescladors, multiplicadors i oscil·ladors de microones
En aquest mòdul s'estudia el modelizado i disseny de circuits de microones no lineals, tals com els mescladors, multiplicadors de freqüència i oscil·ladors. En primer lloc, s'analitzen les característiques de diversos tipus de díodes (Schottky, PIN i Impatt) i, posteriorment, les de dispositius actius tals com els transistors bipolars i FET. Una vegada realitzat aquesta anàlisi s'utilitzen dits components per introduir les topologies de mescladors, multiplicadors de freqüència i oscil·ladors. Per a cada cas s'estudien les corresponents figures de mèrit, així com el seu modelizado i procés de disseny.

Mòdul 6 (OPTATIU): Guies d'ones
En aquest mòdul s'aborden els diferents tipus de guies d'ones i els seus principals característiques. Inicialment, s'introdueixen les guies d'ona, es descriu la propagació de camps i es desenvolupa la propagació de maneres en guies d'ona. Així mateix, s'estudia com modelizar aquestes guies d'ona mitjançant línies de transmissió, incloent discontinuïtats i obstacles. Finalment, es presenten diversos exemples de circuits passius bàsics de guies d'ones.

Amunt

Amunt

El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis realitzats.

La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; l'intent fraudulent d'obtenir un resultat acadèmic millor; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o la utilització de material o dispositius no autoritzats durant l'avaluació, entre d'altres, són conductes irregulars que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.

D'una banda, si es detecta alguna d'aquestes conductes irregulars, pot comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent - incloses les proves finals - o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials o dispositius no autoritzats durant les proves, com ara xarxes socials o cercadors d'informació a internet, perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, o perquè s'ha practicat qualsevol altra conducta irregular.

De l'altra, i d'acord amb les normatives acadèmiques, les conductes irregulars en l'avaluació, a més de comportar el suspens de l'assignatura, poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.

La UOC es reserva la potestat de sol·licitar a l'estudiant que s'identifiqui o que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació pels mitjans que estableixi la Universitat (síncrons o asíncrons). A aquests efectes, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús d'un micròfon, una càmera o altres eines durant l'avaluació i que s'asseguri que funcionen correctament.

La verificació dels coneixements per garantir l'autoria de la prova no implicarà en cap cas una segona avaluació.

Amunt

Aquesta assignatura es pot superar per una doble via: d'una banda, a partir de l'avaluació continuada (AC) i una prova de síntesi (PS) i, d'altra banda, amb la realització d'un examen final (EX).
- Per a fer la PS cal haver superat l'AC.
- Per a fer l'EX no cal haver superat l'AC.
- En cas d'haver superat l'AC hi ha l'opció d'optar per l'EX en comptes de la PS.
La fórmula d'acreditació de l'assignatura és la següent: AC+PS o EX.

 

Amunt