Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Устройства сверхвысоких частот и антенны     

 




Направление подготовки

11.03.01 Радиотехника

Профиль подготовки

"Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов "

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

7

180 / 5  

16  

16  

16  

3,6  

0,35  

51,95  

101,4  

Экз.(26,65)  

Итого

180 / 5  

16  

16  

16  

3,6  

0,35  

51,95  

101,4  

26,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: подготовить студента к решению типовых задач, связанных с проектной, научно-исследовательской, и производственно-технологической деятельностью в области создания и эксплуатации СВЧ-трактов и антенных устройств различного назначения на основе изучения принципов функционирования устройств СВЧ и антенн, изучения аналитических и численных методов их расчета (включая сочетание методов электродинамики и теории цепей СВЧ); ознакомить студента с типовыми узлами и элементами, их электрическими моделями и конструкциями, применяемыми в системах автоматизированного проектирования устройств СВЧ и антенн; привить навыки проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях; ознакомить студента с проблемами электромагнитной совместимости и путями их решения

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.22))

Изучение дисциплины «Устройства СВЧ и антенны» базируется на фундаментальных дисциплинах «Физика», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Электромагнитные поля и волны» «Радиотехнические цепи и сигналы». На знаниях, получаемых в результате изучения курса «Устройства СВЧ и антенны», базируется изучение курсов «Устройства генерирования и формирования сигналов», «Устройства приема и обработки сигналов», «Радиотехнические системы», «Оптические устройства в радиотехнике»

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-6 готовность выполнять расчет и проектирование деталей, узлов и устройств радиотехнических систем в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

методы выполнения технических расчетов, в том числе с применением средств вычислительной техники (ПК-6).

2) Уметь:

рассчитывать и проектировать детали, узлы и устройства радиотехнических систем (ПК-6).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Линии передачи и их элементы

7

2

2

15

Тест, решение задач

2

Многополюсные направляющие устройства

7

2

2

8

4

Тест, выполнение и защита лабораторных работ, решение задач

3

Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ

7

2

2

10

Тест, решение задач

4

Управляющие и невзаимные устройства СВЧ

7

2

5

Тест, решение задач

5

Параметры антенн

7

2

2

5

Тест, решение задач

6

Антенны УКВ диапазона

7

6

8

8

62,4

Тест, выполнение и защита лабораторных работ, решение задач

Всего за  семестр

180

16

16

16

101,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

180

16

16

16

101,4

3,6

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 7

Раздел 1. Линии передачи и их элементы

Лекция 1.

Линии передачи и их элементы (2 часа).

Раздел 2. Многополюсные направляющие устройства

Лекция 2.

Многополюсные направляющие устройства (2 часа).

Раздел 3. Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ

Лекция 3.

Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ (2 часа).

Раздел 4. Управляющие и невзаимные устройства СВЧ

Лекция 4.

Управляющие и невзаимные устройства СВЧ (2 часа).

Раздел 5. Параметры антенн

Лекция 5.

Параметры антенн (2 часа).

Раздел 6. Антенны УКВ диапазона

Лекция 6.

Антенны с линейной апертурой. Антенные решетки (2 часа).

Лекция 7.

Антенны бегущей волны (2 часа).

Лекция 8.

Антенны с плоской апертурой (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 7

Раздел 1. Линии передачи и их элементы

Практическое занятие 1.

Расчет полосковой линии передачи (2 часа).

Раздел 2. Многополюсные направляющие устройства

Практическое занятие 2.

Расчет полосковых делителей мощности СВЧ (2 часа).

Раздел 3. Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ

Практическое занятие 3.

Расчет полосковых фильтров СВЧ (2 часа).

Раздел 4. Параметры антенн

Практическое занятие 4.

Параметры передающих и приемных антенн (2 часа).

Раздел 5. Антенны УКВ диапазона

Практическое занятие 5.

Антенны с линейнойапертурой (2 часа).

Практическое занятие 6.

Антенны с плоской апертурой (2 часа).

Практическое занятие 7.

Антенные решетки (2 часа).

Практическое занятие 8.

Антенны бегущей волны (2 часа).

 

Методические указания к практическим работам размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15435

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 7

Раздел 1. Многополюсные направляющие устройства

Лабораторная 1.

Исследование устройств разделения мощности СВЧ (4 часа).

Лабораторная 2.

Исследование невзаимных устройств СВЧ с ферритами (4 часа).

Раздел 2. Антенны УКВ диапазона

Лабораторная 3.

Изучение рупорных, рупорно-линзовых и линзовых антенн (4 часа).

Лабораторная 4.

Изучение многощелевых антенн на прямоугольном волноводе и антенн бегущей волны (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15434

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. П-образные и Н-образные волноводы – параметры, характеристики, размеры.

2. Способы повышения электропрочности волноводных линий передачи.

3. Элементы согласования в волноводных устройствах деления мощности.

4. Полосковые делители мощности с неравным делением.

5. Использование трансформирующих свойств четвертьволновых отрезков линий передачи в волноводных фильтрах СВЧ.

6. Трансформаторы полных сопротивлений в линиях передачи.

7. Перестраиваемые фильтры с намагниченными ферритовыми резонаторами.

8. Антенны из длинных проводов с бегущей волной.

9. Рамочные и кольцевые антенны.

10. Волноводно – щелевые антенны.

11. Сферические и круглоцилиндрические зеркальные антенны.

12. Двухзеркальные антенны.

13. Антенны поверхностных волн.

14. Линейная решетка излучателей с частотным сканированием.

15. Канализирующие системы антенн с частотным сканированием.

16. Помехозащищенность антенн и способы ее повышения.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее профессиональное.

Срок обучения 3г 6м.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Переат-теста-ция

Форма

промежу-точного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

5

180 / 5  

4  

 

4  

2  

0,6  

10,6  

124,75  

36  

Экз.(8,65)  

Итого

180 / 5  

4  

 

4  

2  

0,6  

10,6  

124,75  

36  

8,65  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Линии передачи и их элементы. Многополюсные направляющие устройства. Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ. Управляющие и невзаимные устройства СВЧ

5

2

83

Устный опрос, контрольная работа

2

Параметры антенн. Антенны с линейной апертурой. Антенные решетки. Антенны бегущей волны. Антенны с плоской апертурой

5

2

4

41,75

Устный опрос, контрольная работа, выполнение лабораторной работы

Всего за  семестр

144

4

4

+

124,75

2

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

144

4

4

124,75

2

0,6

8,65

Итого с переаттестацией   

180

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 5

Раздел 1. Линии передачи и их элементы. Многополюсные направляющие устройства. Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ. Управляющие и невзаимные устройства СВЧ

Лекция 1.

Линии передачи и их элементы. Многополюсные направляющие устройства. Фильтрующие и согласующие устройства СВЧ. Управляющие и невзаимные устройства СВЧ (2 часа).

Раздел 2. Параметры антенн. Антенны с линейной апертурой. Антенные решетки. Антенны бегущей волны. Антенны с плоской апертурой

Лекция 2.

Параметры антенн. Антенны с линейной апертурой. Антенные решетки. Антенны бегущей волны (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 5

Раздел 1. Параметры антенн. Антенны с линейной апертурой. Антенные решетки. Антенны бегущей волны. Антенны с плоской апертурой

Лабораторная 1.

Антенны с плоской апертурой (4 часа).

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Назначение линий передачи СВЧ и требования к ним.

2. Описание волновых процессов в линии передачи.

3. Параметры линии передачи. КПД и электрическая прочность линии передачи.

4. Трансформация сопротивлений в линии передачи.

5. Элементы трактов СВЧ: согласованные и реактивные нагрузки, разъемы и сочленения.

6. Переходы между линиями передач различных типов.

7. Нерегулярности в трактах СВЧ.

8. Многополюсники СВЧ. Матрица рассеяния. Матрица сопротивлений.

9. Взаимные многополюсники. Диссипативные многополюсники.

10. Экспериментальное исследование и автоматизированное проектирование устройств СВЧ.

11. Направленные ответвители СВЧ.

12. Мостовые соединения СВЧ.

13. Управляющие устройства СВЧ: классификация и параметры.

14. Аттенюаторы СВЧ.

15. Выключатели и коммутаторы СВЧ.

16. Фазовращатели СВЧ.

17. Фильтры СВЧ: принципы проектирования.

18. Волноводные и полосковые фильтры СВЧ.

19. Согласующие устройства СВЧ: принципы и методы согласования.

20. Ферритовые устройства СВЧ. Ферритовые вентили.

21. Фазовые циркуляторы. Y-циркуляторы. Ферритовые фазовращатели и фильтры СВЧ.

22. Характеристики и параметры антенн СВЧ.

23. Линейные антенны: симметричный и несимметричный вибратор, распределение тока по длине вибратора, поле излучения, ДН. Симметрирующие устройства.

24. Вибраторные антенны с одним пассивным вибратором.

25. Антенна “Волновой канал”.

26. Системы излучателей.

27. Апертурные антенны. Поле излучения синфазной прямоугольной и круглой апертуры.

28. Волноводные и рупорные излучатели.

29. Линзовые антенны и зеркальные антенны.

30. Антенны бегущей волны: конструкции, режимы работы, ДН.

31. Диэлектрические и спиральные антенны СВЧ.

32. Фазированные антенные решетки.

33. Электромагнитная совместимость СВЧ устройств и антенн.

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

1. Расчет элементов СВЧ на полосковой линии передачи.

2. Расчет антенны.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "Устройства СВЧ и антенны" применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении практических работ применяется имитационный или симуляционный подход. Шаги решения задач студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. В дальнейшем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Устройства сверхвысоких частот и антенны

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Замотринский В.А. Устройства СВЧ и антенны. Часть 1. Устройства СВЧ [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Замотринский В.А., Шангина Л.И.— Электрон. текстовые данные.— Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012.— 222 c - http://www.iprbookshop.ru/13996

2. Гончаренко И.В.Антенны КВ и УКВ. В 5-ти частях. - М.:Радиософт. - Часть II Основы и практика. - 2012 -288с. Часть V. Направленные КВ антенны: укороченные, фазированные, многодиапазонные - 2012. - 320с. - 10 экз.

3. Кубанов В.П. Антенны и фидеры - назначение и параметры: Учебное пособие. - Самара: ПГУТИ, 2012. - 60 с. - http://window.edu.ru/resource/917/76917

4. Устройства СВЧ и антенны: Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов образовательной программе 11.03.01 Радио-техника/ сост. Федосеева Е.В. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (5,4 Мб). - Муром.: МИ (филиал) ВлГУ, 2015. - 1 электрон. опт. диск (CD-R). – Систем. требования: процессор х86 с тактовой частотой 500 МГц и выше; 512 Мб ОЗУ; Windows ХР/7/8; видеокарта SVGA 1280x1024 High Color (32 bit); при-вод CD-ROM. - Загл. с экрана. Рег номер 0321504676 - https://www.mivlgu.ru/iop/mod/resource/view.php?id=35363

5. Федоренко И.А. Применение пакета программ Microwave Office 2009 AWR для проектирования микрополосковых устройств СВЧ [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Федоренко И.А., Федоркова Н.В.— Электрон. текстовые данные.— М.: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, 2012.— 60 c. - http://www.iprbookshop.ru/31169

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Харченко К.П. УКВ антенны/ К.П.Харченко. - М.:Радиософт, 2010. - 176 с. - 5 экз.

2. Малков Н.А., Пудовкин А.П. Устройства сверхвысоких частот: учебное пособие. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. - 92 с. - http://window.edu.ru/resource/094/64094

3. Гошин Г.Г. Устройства СВЧ и антенны. Часть 2. Антенны [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Гошин Г.Г.— Электрон. текстовые данные.— Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012.— 159 c. - http://www.iprbookshop.ru/13997

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-справочная социальная сеть радиотехников и электронщиков www.umup.ru/

Сайт- радиотехнические системы http://rateli.ru/

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/

Программное обеспечение:

Лаборатория антенн и устройств СВЧ

Microsoft Windows 7 (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года)).

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License, договор №436 от 11.11.2014 года).

Mathcad Education – University Edition (100 pack) v.14 (Государственный контракт №1, от 10.01.2012 года).

Оpen office.org 3.0.0 (freeware)

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

window.edu.ru

mivlgu.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория антенн и устройств СВЧ

Стенды по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны»

МультиметрHM8112-3

Рабочая станция HPCore 2 DUO, 3 GHz; 2 GB, DVD-RW/HP19” 2 шт.

Проектор NECNP40G

Экран настенный

Генератор ГЧ-83 2 шт.

Измеритель КСВН панорамный РК 2-47

Измерительная линия 2 шт.

Измеритель КСВН панорамный Р2-66

Измеритель КСВН панорамный Р2-73

Приемник П5-5Б

Приемник измерительный П5-14А

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу, связанную с расчетом устройств СВЧ или антенн. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в лаборатории "Антенн и устройств СВЧ". Обучающиеся выполняют измерения в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Устройства сверхвысоких частот и антенны»

по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника

 

Рабочая программа дисциплины «Устройства сверхвысоких частот и антенны» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 180 час. (5 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: подготовить студента к решению типовых задач, связанных с проектной, научно-исследовательской, и производственно-технологической деятельностью в области создания и эксплуатации СВЧ-трактов и антенных устройств различного назначения на основе изучения принципов функционирования устройств СВЧ и антенн, изучения аналитических и численных методов их расчета (включая сочетание методов электродинамики и теории цепей СВЧ); ознакомить студента с типовыми узлами и элементами, их электрическими моделями и конструкциями, применяемыми в системах автоматизированного проектирования устройств СВЧ и антенн; привить навыки проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях; ознакомить студента с проблемами электромагнитной совместимости и путями их решения

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Устройства сверхвысоких частот и антенны» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника.

 

31.05.2016 г.