Прилади та техніка НВЧ
Спеціальність: Електроніка
Код дисципліни: 6.171.01.E.055
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Електронна інженерія
Лектор: Д.ф-м.н., проф. Микитюк Зіновій Матвійович
Семестр: 8 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Спеціальні (фахові, предметні) компетентності:
СК7. Здатність застосовувати творчий та інноваційний потенціал в синтезі інженерних рішень і в розробці конструкцій
Фахові компетентності професійного спрямування:
ФКС1.1. Визначати та ідентифікувати математичні моделі технологічних об’єктів при розробці у комп’ютерному середовищі нових складних електронних систем та виборі оптимального рішення. Вміти аналізувати, моделювати та критично оцінювати отримані результати.
Результати навчання: Програмні результати навчання:
Р 1. Описувати принцип дії за допомогою наукових концепцій, теорій та методів та перевіряти результати при проектуванні та застосуванні приладів, пристроїв та систем електроніки.
Р 8. Визначати та ідентифікувати математичні моделі технологічних об’єктів при розробці у комп’ютерному середовищі нових складних електронних систем та виборі оптимального рішення.
Р 9. Проектувати складні системи реального часу та засоби збору і обробки інформації, узгоджені з заданими інформаційними та програмними засобами шляхом застосування програмного забезпечення для вбудованих систем на основі мікроконтролерів.
Р 11. Аргументувати нормативно-правові засади при впровадженні електронних пристроїв та систем; оцінювати переваги інженерних розробок, їх екологічність та безпечність; захищати власні світоглядні позиції та переконання у виробничій або соціальній діяльності.
Р 13. Вміти засвоювати нові знання, прогресивні технології та інновації, знаходити нові нешаблонні рішення і засоби їх здійснення; відповідати вимогам гнучкості в подоланні перешкод та досягненні мети, раціонального використання та нормування часу, дисциплінованості, відповідальності за свої рішення та діяльність.
Р 18. Застосовувати методи математичного моделювання і оптимізації електронних систем для розробки автоматизованих та роботизованих виробничих комплексів.
Комунікація:
К2. Використання комунікативної компетентності для ефективної взаємодії в різних сферах спілкування; відбір і систематизація інформаційних матеріалів з метою спілкування у професійній сфері.
Автономія і відповідальність:
АВ7. Здатність оцінювати вплив технічних та організаційних факторів на продуктивність праці та ефективність виробництва.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити: Матеріали електронної техніки.Вища математика. Фізика. Основи теорії електричних кіл.
Кореквізити: Елементи та пристрої відображення інформації. Електронні елементи та пристрої системи безпеки та охорони.
Короткий зміст навчальної програми: Програма навчальної дисципліни “Прилади та техніка НВЧ” укладена для студентів інституту телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки, які навчаються за спеціальністю Електроніка.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає попереднє освоєння студентами розділу курсу загальної фізики з питань теорії електромагнетизму, відповідних розділів теорії лінійних електричних кіл та знання загального курсу вищої математики з елементами векторного аналізу.
Програма курсу в основному складається з таких розділів:
1. Основи теорії електромагнітного поля, де розглядаються методи аналізу полів, основні закони електродинаміки, хвильові рівняння та енергетичні співвідношення.
2. Випромінювання та поширення електромагнітних хвиль в різних середовищах і особливості хвильових явищ на границі розділу двох середовищ, а також передача електромагнітної енергії в направляючих системах.
3. Третій розділ має прикладний характер, де розглядаються лінійні пристрої НВЧ: елементи ліній передач, об’ємні резонатори, фільтри, узгоджуючі пристрої та методи аналізу НВЧ пристроїв.
4. Звичайні прилади з статичним керуванням електронним потоком, призначені для робота в області НВЧ.
5. Прилади із короткою взаємодією між електронами та електромагнітною хвилею.
6. Газорозрядні прилади НВЧ.
7. Твердотільні прилади НВЧ.
В цілому дана дисципліна є основою спеціальних курсів та передбачає освоєння студентами будови відповідних приладів НВЧ, фізики явищ в них, ознайомлення з характеристиками та параметрами НВЧ приладів, а також з методами розрахунку та конструювання приладів НВЧ. Дисципліна “Прилади та техніка НВЧ” є профілюючою дисципліною, яка забезпечує підготовку студентів по спеціальності 171 “Електроніка”.
Опис: Основні етапи розвитку електродинаміки та техніки НВЧ. Діапазон НВЧ. Призначення електронних та квантових приладів Класифікація електронних та квантових приладів.
Основні рівняння електродинаміки та електромагнітні властивості середовищ поширення радіохвиль. Електромагнітні хвилі у вакуумі. Загальні питання взаємодії електронів з НВЧ полем.
Тріоди та тетроди НВЧ. Вплив реактивних параметрів на роботу ламп. Вплив інерції електронів. Особливості конструкції НВЧ тріодів та тетродів.
Клістрони. Дворезонаторний пролітний клістрон. Параметри дворезонаторного підсилювального клістрона. Багаторезонаторний пролітний підсилювальний клістрон.
Дворезонаторний частотопомножувальний клістрон. Відбивний клістрон. Електронна перебудова частоти.
Прилади НВЧ типу "М" Рух електрона у схрещених електричному та магнітному полях. Магнетрони. Лампи рухомої та зворотної хвиль типу „М”.
Прилади НВЧ типу „О”. Тривала взаємодія електронів з рухомою хвилею. Лампа рухомої хвилі типу „О”. Параметри і характеристики підсилювача на ЛРХ. Уповільнювальні системи. Лампи зворотної хвилі типу „О”. Гібридні прилади типу „О”
Напівпровідникові діоди та транзистори НВЧ. Діоди з переходом метал-напівпровідник (діоди Шотткі). Структура та властивості діода Шотткі. Діоди-перемикачі. Параметричні діоди. Варикапи. Частотопомножувальні діоди.
Дрейфові НВЧ транзистори. Польові транзистори з бар'єром Шотткі.
Лавино-прольотний діод. Фізика явищ. Його використання в генераторах на НВЧ. Діод Ганна.
Транзистори НВЧ. Особливості їх використання в генераторах та підсилювачах на НВЧ.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль: виконання лабораторних робіт, виконання контрольної роботи.
Підсумковий контроль: екзамен, залік (курсовий проект).
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль: лабораторні роботи – 40 балів.
Екзаменаційний контроль:
письмова компонента – 50 балів;
усна компонента – 10 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова література:
1. Панфілов І.П. Електронні та квантові прилади НВЧ: Навч. посібник для вузів. Модуль 1. / Панфілов І.П., Флейта Ю.В. – Одеса: ОНАЗ ім. О. С. Попова, 2010. – 120 с.
2. Дудик М.В. Електродинаміка (курс лекцій): навчальний посібник / Дудик М.В., Діхтяренко Ю.В. – Умань: ПП «Жовтий», 2015. – 120 с.
3. Фіалковський О.Т. Технічна електродинаміка. Навчальний посібник / Фіалковський О. Т., Дочкін А. Г., Бондаренко Т. Г. – Київ, ДУТ, 2015. – 159с.
4. Напівпровідникові та феритові НВЧ-пристрої / О. О. Дробахін, С. В. Плаксін, В. Д. Рябчій, Д. Ю. Салтиков. – Д.: вид-во ДНУ, 2013. – 104 с.
5. Savel’kaev, S. V. (Ed.). (2020). Methods and tools for simulation and quality control of design and production of microwave devices. Cambridge Scholars Publishing. (підручник)
Допоміжна література:
1. Соколов С.В., Писаренко Л.Д., Журба В.О. Теорія електромагнітного поля та основи техніки НВЧ : навч. посіб. /за заг. ред. Г. С. Воробйова . – Суми : вид-во СумДУ, 2011. – 394 с.
2. Теоретична електродинаміка : підручник / [О. В. Багацька, О. Ю. Бутрим, М. М. Колчигін та ін.] – Х. : ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2016. – 414 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Прилади та техніка НВЧ (курсовий проєкт)
Спеціальність: Електроніка
Код дисципліни: 6.171.01.E.056
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Електронна інженерія
Лектор: Д.ф-м.н., проф. Микитюк Зіновій Матвійович
Семестр: 8 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Спеціальні (фахові, предметні) компетентності:
СК7. Здатність застосовувати творчий та інноваційний потенціал в синтезі інженерних рішень і в розробці конструкцій
Фахові компетентності професійного спрямування:
ФКС1.1. Визначати та ідентифікувати математичні моделі технологічних об’єктів при розробці у комп’ютерному середовищі нових складних електронних систем та виборі оптимального рішення. Вміти аналізувати, моделювати та критично оцінювати отримані результати.
Результати навчання: Програмні результати навчання:
Р 1. Описувати принцип дії за допомогою наукових концепцій, теорій та методів та перевіряти результати при проектуванні та застосуванні приладів, пристроїв та систем електроніки.
Р 8. Визначати та ідентифікувати математичні моделі технологічних об’єктів при розробці у комп’ютерному середовищі нових складних електронних систем та виборі оптимального рішення.
Р 9. Проектувати складні системи реального часу та засоби збору і обробки інформації, узгоджені з заданими інформаційними та програмними засобами шляхом застосування програмного забезпечення для вбудованих систем на основі мікроконтролерів.
Р 11. Аргументувати нормативно-правові засади при впровадженні електронних пристроїв та систем; оцінювати переваги інженерних розробок, їх екологічність та безпечність; захищати власні світоглядні позиції та переконання у виробничій або соціальній діяльності.
Р 13. Вміти засвоювати нові знання, прогресивні технології та інновації, знаходити нові нешаблонні рішення і засоби їх здійснення; відповідати вимогам гнучкості в подоланні перешкод та досягненні мети, раціонального використання та нормування часу, дисциплінованості, відповідальності за свої рішення та діяльність.
Р 18. Застосовувати методи математичного моделювання і оптимізації електронних систем для розробки автоматизованих та роботизованих виробничих комплексів.
Комунікація:
К2. Використання комунікативної компетентності для ефективної взаємодії в різних сферах спілкування; відбір і систематизація інформаційних матеріалів з метою спілкування у професійній сфері.
Автономія і відповідальність:
АВ7. Здатність оцінювати вплив технічних та організаційних факторів на продуктивність праці та ефективність виробництва.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити: Матеріали електронної техніки.Вища математика. Фізика. Основи теорії електричних кіл.
Кореквізити: Елементи та пристрої відображення інформації. Електронні елементи та пристрої системи безпеки та охорони.
Короткий зміст навчальної програми: Курсовий проект покликаний сформувати і розвинути вміння та навички проектування приладів з статичним керуванням електронним потоком, призначені для робота в області НВЧ, та приладів із короткою взаємодією між електронами та електромагнітною хвилею; передбачає набуття знань із будови відповідних приладів НВЧ, фізики явищ в них, ознайомлення з характеристиками та параметрами НВЧ приладів, а також з методами розрахунку та конструювання магнетрону.
Пояснювальна записка до курсового проекту повинна містити текстовий та ілюстративний матеріал. Результатом роботи є розрахунок геометричних параметрів магнетрону і, відповідних до них, фізико-технічних характеристик спроектованого приладу НВЧ.
Опис: Етапи виконання курсового проекту:
1. Ознайомлення з завданням, методологією виконання курсового проекту та уточнення варіанту завдання.
2. Аналіз предметної області згідно завдання та ознайомлення з характеристиками та параметрами НВЧ приладів.
3. Аналіз передових технологій у конструюванні приладів із короткою взаємодією між електронами та електромагнітною хвилею. Обґрунтування вибору резонансної системи.
4. Розрахунок параметрів магнетрону, визначення діаметру його аноду і катоду. Розрахунок електронного ККД магнетрону.
5. Розроблення форм та звітів, інших засобів управління базою даних. Формулювання висновків.
6. Захист курсового проекту.
Методи та критерії оцінювання: 1. Поточний контроль у формі перевірки викладачем частин курсового проекту згідно з описом етапів виконання курсового проекту.
2. Підсумковий контроль у формі захисту курсового проекту.
Критерії оцінювання результатів навчання: 1. Поточний контроль у формі перевірки викладачем частин курсової роботи згідно з описом етапів виконання курсової роботи.
2. Підсумковий контроль у формі захисту курсової роботи.
• Поточний контроль - 40%.
• Перевірка тексту і графічної частини курсової роботи – 20%.
• Захист курсової роботи – 40%.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни «Прилади та техніка НВЧ» для студентів базового напряму 171 «Електроніка»/ Укл.: З.М. Микитюк. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2022. – 24 с.
2. Дослідження генератора НВЧ на тунельному діоді: методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу «Прилади та техніка НВЧ» для студентів спеціальності 171 «Електроніка» / уклад.: З.М. Микитюк – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2023. – 10 с.
3. Дослідження параметрів магнетрона: Методичні вказівки до лабораторної роботи з дисципліни «Прилади та техніка НВЧ» для студентів спеціальності 171 «Електроніка» / Укл.: З.М. Микитюк. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2022. – 20 с.
4. Визначення хвильового опору відкритої мікросмужкової НВЧ лінії передачі: Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу “Прилади та техніка НВЧ” для студентів спеціальності 171 «Електроніка»/ Укл.: Б.П. Яцишин, З.М. Микитюк. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2022. – 9 с.
5. Розрахунок параметрів та геометричних розмірів НВЧ лінії передачі в програмі MWI-2010: Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу “Прилади та техніка НВЧ” для студентів спеціальності 171 «Електроніка»/ Укл.: З.М. Микитюк – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2022. – 12 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).