Пристрої надвисокої частоти

    Метою навчальної дисципліни "Пристрої надвисоких частот", є вивчення основних фізичних явищ, що відбуваються при передачі електромагнітної енергії НВЧ, випромінюванні та прийомі електромагнітних радіохвиль; принципів роботи та методів розрахунку різних типів елементів тракту НВЧ, що застосовуються у техніці зв'язку, радіомовлення та телебачення;функціональне призначення, принципи роботи та характеристики основних елементів НВЧ тракту.
Основні результати навчання:
– сформувати  практичні навички щодо розрахунків параметрів пристроїв НВЧ, їх проектуванню,  розробки та проведеню експериментальних досліджень, необхідних фахівцям радіотехнічного та телекомунікаційного напряму, а також набуття студентами навичок сучасної інженерії у мікрохвильовій техніці.
Студент, який успішно завершив вивчення дисципліни, повинен:
знати: основні типи, особливості конструкції та методи розрахунку елементів НВЧ тракту (хвилеводи і фідери, атенюатори, мости, спрямовані відгалужувачі, невзаємні пристрої);
вміти: розраховувати параметри і характеристики основних елементів НВЧ трактів; складати та читати функціональні схеми НВЧ трактів радіоапаратури; моделювати НВЧ тракти  в САПр;
ознайомитись: з перспективними напрямами розвитку техніки НВЧ і антен; з підходами до синтезу основних елементів тракту НВЧ; з основними САПр для задач техніки НВЧ.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
Л – лекційні заняття; Лр – лабораторна робота ; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; РГР – розрахунково-графічна робота; Кз – самостійні контрольні завдання; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.

Тематика та види навчальних занять
 
СЕМЕСТРОВИЙ МОДУЛЬ 1
Змістовий модуль 1.
Основні характеристики антен і пристроїв НВЧ.

1 тиждень
Л1. Вступ  
Лр1.Вхідний контроль. Вимірювання параметрів лінії для випадків різноманітного навантаження. Методи та засоби вимірювань на НВЧ. частина_1.
СРС. К.Видача завдань до виконання РГР.Початок виконання 1-го етапу РГР.
Видача завдань для виконання КР1 «Розрахунок однорідної  довгої  лінії» (ОДЛ).
Термін виконання та захист роботи на 3 тиждні.
 
2 тиждень
Л2.  Основні характеристики антен і пристроїв НВЧ 
СРС. К.
Л3. Аналіз режимів роботи ліній передачі
Лр1.Вимірювання параметрів лінії для випадків різноманітного навантаження. Частина 2:(допуск до роботи,практичне виконання роботи)
СРС. К.
3 тиждень
Л4. Характеристики основних типів ліній передачі НВЧ
Лр2. Вимірювання матриці опорів спрямованого відгалужника(допуск до роботи, практичне виконання роботи, захист протоколу Лр1).
 СРС. К.Захист КР1.Видача завданнь до КР2 «Основи теорії об'ємних резонаторів" .
 Термін захисту на 6 му тиждні.
4 тиждень
Л.5 Принципи узгодження лінії  передачі із навантаженням 
СРС. К.Захист першого етапу РГР
Лр2. Вимірювання матриці опорів спрямованого відгалужника_Частина-2
     (практичне виконання роботи, захист протоколу Лр2)
 Л6.  Узгоджувальні пристрої
СРС. К.Захист 1-го етапу РГР.
5 тиждень
Л7. Основи теорії пристроїв НВЧ
Лр3. «Дослідження  регулярної  лінії  передачі»
Заняття 1:(допуск до роботи,практичне виконання роботи)
Кз1 самостійне контрольне завдання -Тема: «Об'ємні резонатори» ч.1.Строк виконання до 7 тиждня.
СРС. К.
6 тиждень
Л8.  Матричний опис зовнішніх характеристик пристроїв  НВЧ
Лр3. «Дослідження  регулярної  лінії  передачі»
Заняття 2:( продовження практичного виконання роботи,захист протоколу Лр3).
СРС. К.
Л.9 Матриці  взаємних пристроїв  НВЧ
СРС. К. Захист КР2.Видача завдань до виконання  КР3 «Застосування діаграм Вольперта-Сміта для узгодження двох і більш пристроїв НВЧ».Термін захисту КР3 на 9 тиждні.

7 тиждень
Л10.Методи  аналізу пристроїв НВЧ
ЛР4. Вивчення методів узгодження НВЧ ліній передачі з навантаженням
Заняття 1:(допуск до роботи,практичне виконання роботи)
СРС. К. МКР№1
8 тиждень
Л11. Навантаження  НВЧ
ЛР4. Вивчення методів узгодження НВЧ ліній передачі з навантаженням
Заняття 2:( продовження практичного виконання роботи,захист протоколу Лр4).
СРС. К. Захист другого етапк РГР.
Л12. Трійники  НВЧ
СРС. К. захист 2-го етапу РГР.
9 тиждень
Л13. Спрямовані відгалужувачі
ЛР5. Вивчення трансформаторів опору на основі східчастого переходу
Заняття 1:(допуск до роботи,практичне виконання роботи)
СРС. К.Захист КР3.Видача завданнь до КР4 КР4 «Розрахунок хвильових матриць N-полюсників».Термін захисту на 12 тиждні.
10 тиждень
Л14.  Мостові пристрої НВЧ
ЛР5. Вивчення трансформаторів опору на основі східчастого переходу
Заняття 2:( продовження практичного виконання роботи,захист протоколу Лр5).
СРС. К.
Л15. Багатоканальні дільники потужності  НВЧ
СРС. К.
11 тиждень
Л16. Пристрої НВЧ із застосуванням  феритів
ЛР6. Вивчення трансформаторів опору на основі експоненційного переходу
Заняття 1:(допуск до роботи,практичне виконання роботи)
СРС. К.
12 тиждень
Л17. Вентилі НВЧ
ЛР6. Вивчення трансформаторів опору на основі експоненційного переходу
Заняття 2:( продовження практичного виконання роботи,захист протоколу Лр6).
СРС. К.
Л18. Циркулятори НВЧ
СРС. К.Захист 3-го етапу РГР.Підготовка до оформлення РГР.
13 тиждень
Л19 Типові вузли і елементи хвилеводного тракту НВЧ
СРС. К.
ЛР7. Вивчення вентилів НВЧ
Заняття 1:(допуск до роботи,практичне виконання роботи,захист протокола по Лр7)
СРС. К.
14 тиждень

Л20  Елементи конструкції антено-фідерного тракту
ЛР8.Вивчення фазообертачів НВЧ
Заняття 1:(допуск до роботи,практичне виконання роботи ,)
Л21  Проектування подвійних хвилеводних трійників
СРС. К.Захист РГР.
15 тиждень
 
Л22. Основи проектування спрямованних відгалужувачів,фільтрів  та трансформаторів типів хвиль
ЛР8.Вивчення фазообертачів НВЧ
Заняття 2:(допуск до роботи,практичне виконання роботи ,захист не зданих протоколів, Захист РГР. ЗАЛІК по дисципліні. 
 
Індивідуальна робота

Розрахунково-графічна робота
Мета розрахунково-графічної роботи — набуття студентами навичок дослідження спрямовуючих структур на прикладі металевих прямокутних хвилеводів.
РГР являє собою комплексне завдання, яке виконується за одним із 35 варіантів, номер якого відповідає порядковому номері в журналі академічної групи.
Типове завдання. 
Необхідне визначити: тип та параметри хвиль, що поширюються в металевих прямокутних хвилеводах; вказати діапазон частот у якому може поширюватись хвилі; розрахувати та побудувати графіки залежності фазової швидкості у вказаному в завданні хвилеводі; зобразити принципову схему пристрою НВЧ, згідно із завданням на РГР і описати його роботу; намалювати структуру електромагнітного поля у поперечному перерізі хвилевода.
Розрахунку підлягають наступні параметри:
1. Критична частота (fкр);
2. Фазова (Vф) та групова (Vгр) швидкості хвиль основного типу;
3. Амплітуда напруженості електричного (Еmn) та магнітного (Нmn) полів в момент часу t та фіксованої точці простору з координатами Xi, Yi, Zi.
4. Діапазон частот fmin÷fmax  однохвильового режиму роботи хвилеводу.
Склад та зміст пояснювальної записки:
-  титульний аркуш;
-  завдання на РГР;
-  зміст;
-  вступ;
-  аналіз завдання;
-  розділи, які розкривають основний зміст роботи;
-  висновки;
-  література;
-  додатки.
-  література, яка використана;
-  додатки.
План-графік виконання РГР
1–4 тижні
Отримання завдання. Необхідно визначити: тип та параметри хвиль, що поширюються в металевих прямокутних хвилеводах; вказати діапазон частот у якому може поширюватись хвилі. Зробити висновки про їх властивості. 
 
5–8 тижні
Розрахувати та побудувати графіки залежності фазової швидкості у вказаному в завданні хвилеводі. Зобразити принципову схему пристрою НВЧ, згідно із завданням на РГР і описати його роботу; намалювати структуру електромагнітного поля у поперечному перерізі хвилевода.
15 тиждень      Захист роботи.

                                   Самостійна робота 
Самостійна робота є основним засобом засвоєння навчального матеріалу в час, вільний від обов’язкових навчальних занять.
Співвідношення обсягів аудиторних занять і самостійної роботи визначається навчальним планом підготовки з урахуванням специфіки та змісту дисципліни, її місця, значення і дидактичної мети в реалізації освітньої програми. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт приведена в таблиці 1.
                                                                      Таблиця 1 – Розподіл самостійної роботи
№ пп
Зміст роботи
Кількість годин
1
Самостійне опрацювання теоретичного матеріалу 
20
2
Підготовка до лабораторних занять
20
3
Виконання Індивідуального  завдання
21

Разом
61

В організації навчального процесу при вивченні дисципліни застосовується поточний та підсумковий контроль. Поточний контроль полягає у виконанні двох модульних контрольних робіт; підсумковий контроль має форму усного екзамену за екзаменаційними білетами. 
Модульні контрольні роботи з дисципліни виконуються на лекційних заняттях на 8-му та 15-му тижнях поточного семестру.
 
Умови допуску до підсумкового контролю 

Залік виставляється здобувачу вищої освіти як сумарна оцінка за виконання всіх елементів навчальної дисципліни не менше ніж на 60%.

Процедура оцінювання
Критерії оцінювання виконаної та захищеної розрахунково-графічної роботи
наведені у табл.2.
                                                                                                                             Таблиця.2
Критерії оцінювання виконаної та захищеної розрахунково-графічної роботи
Результати навчання
Компетентності
Бали
РН.
   Уміння використовувати теоретичні знання під час  формулювання постановки задачі для РГР
1
РН.
   Уміння  застосовувати теоретичні знання для проведення  розрахун-ків відповідно до поставленого завдання
1
РН.
  Уміння обгрунтовувати отримані результати   розрахунків  і  інтерпретувати їх
1
РН.
   Оформлення РГР відповідно до вимог ДСТУ
1
РН.
   Уміння проводити презентацію роботи
1
РН.
   Уміння проводити захист виконаної роботи
1
Разом:

6

 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи та 4 індивідуальних контрольних завдання.
Модульні контрольні роботи №1 та №2 складаються у формі письмової роботи з використанням тестових  запитань. Максимальна оцінка за бездоганне виконання Модульной контрольной роботи №1 становить 5 балів (0,2 кредитів у семестровому модулі). Кількість тестових запитань – 10. Кожна правильна відповідь оцінюється у 0.5 бала. Максимальна оцінка за бездоганне виконання Модульной контрольной роботи №2 становить 5 балів (0,1 кредитів у семестровому модулі). Кількість тестових запитань – 20. Кожна правильна відповідь оцінюється у 0.25 бала.
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
Кз1. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 4 тиждень.
Кз2. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 7 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 5 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
Кз3. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 10 тиждень.
Кз4. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 13 тиждень.
МК2. Модульна контрольна робота – 5 балів (15 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є залік 

 ОЦІНЮВАННЯ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ
        
1 Розподіл балів та кредитів
Результати оцінювання начальних досягнень повинні піддаватися оцінюванню.
Кредити ЄКТС, які виділені на дисципліну, вказуються в навчальному плані. Вони розподіляються між модульними контрольними роботами, накопичувальною частиною дисципліни (лабораторними роботами, поточними контрольними роботами, виконанням індивідуальних завдань,  розрахунково-графічними роботами) , підсумковим контролем (див. табл. 3).
Таблиця 3
Розподіл балів (кредитів ЄКТС) дисципліни «ЕД та ПРХ»:
Змістовий модуль № 1
Змістовий модуль № 2
Вид роботи
К-ть балів
К-ть
кредитів
Вид роботи
К-ть балів
К-ть
кредитів
Накопичувальна частина дисципліни, в т.ч.:
42
1,725
Накопичувальна частина дисципліни, в т.ч.:
42
1,725
РН.01
Вімір параметрів ОДЛ
«Методи та засоби вимірювань на НВЧ» ЛР1
«Дослідження режимів роботи довгої лінії»ЛР2
16
0,64
РН.03
Дослідження матричного 
Методу розрахунків параметрів НВЧ пристроїв
«Вивчення устрою і принци-пу дії хвилеводних  розгалу-жень(подвійний хвилеводний трійник і хвилеводно-щілин-ний міст)» ЛР5,
«Вивчення складу і принципу дії атенюаторів поглинаючого та граничного типів» ЛР6
16
0,64
РН.02
Методи розгалуження  пристроїв НВЧ
«Дослідження регулярної лінії передачі» ЛР3
«Дослідження власних хвиль у прямокутному хвилеводі» ЛР4
16
0,64
РН.04
Практичне використання схем побудови та методів розрахунку елементів тракта НВЧ
«Дослідження втрат в пря-мокутному хвилеводі» ЛР7
«Дослідження об’ємного резонатора» ЛР8
16
0,64
КР1
«Однорідні довгі лінії» 
5
0,2
КР3
«Застосування діаграм Вольперта-Сміта для узгодження двох і більше пристроїв НВЧ»
5
0,2
КР2
«Основи теорії об'ємних резонаторів" 

5
0,2
КР4
«Розрахунок хвильових матриць N-полюсників»
5
0,2
Модульна контрольна робота № 1
5
0,2
Модульна контрольна робота № 2
5
0,2
РН Виконання РГР
3
0,125
РН Виконання РГР, в т. ч. захист
3
0,125
Всього
50
2
Всього
50
2
Загалом за семестр
100°балів=4°кредити

2 Критерії оцінювання підсумкового контролю
Підсумковий контроль виконується у формі заліка. Шкали оцінювання та визначення відповідності якості навчання до оцінювання відповіді наведено в таблиці 4.
                                                                                                                                    Таблиця 4
 Шкали та критерії оцінювання
Визначення якості навчання за системою ESTC
Еквівалентні шкали оцінювання

ESTC
Бали
100
5

ВІДМІННО ― відмінне виконання, або виконання лише з незначними помилками
A
90-100
5
ДУЖЕ ДОБРЕ ― вище середнього рівня з 
кількома помилками
B
82-89
4
ДОБРЕ ― в загальному правильно виконане завдання з незначною кількістю грубих помилок
C
75-81
ЗАДОВІЛЬНО ― непогано, але зі значною кількістю недоліків
D
67-74
3
ДОСТАТНЬО ― виконання задовольняє мінімальним критеріям
E
60-66
НЕЗАДОВІЛЬНО ― потрібна додаткова праця над дисципліною
FX
35-59
2
НЕЗАДОВІЛЬНО ― потрібне повторне вивчення дисципліни
F
< 34
—

3  Критерії оцінювання модульних контрольних робіт 
Модульні контрольні роботи №1 та №2 складаються у формі письмової роботи з використанням тестових  запитань.  Максимальна оцінка за її бездоганне виконання становить 5 балів (0,2 кредитів у семестровому модулі). Кількість тестових запитань – 10. Відповідно до цього кожна правильна відповідь оцінюється у 0.5 бала.
4  Критерії оцінювання виконання накопичувальної частини дисципліни
4.1   Накопичувальна частина дисципліни семестрового модуля  складається з балів при оцінюванні поточного контролю знань – 5 балів ( 0,2 кредиту).
           Кількість  балів при оцінюванні виконаних та захищених лабораторних робіт – 16 балів (0,64 кредиту) у кожному семестровому модулі.
Аналіз складових талиці 5. показує, що після вивчення дисципліни у студентів мають бути сформованими п’ять компетентностей (РН.34),. Відповідно, в РНПД необхідно передбачити 5 видів контрольовано-діагностованих робіт і розробити 5 окремих груп інтегральних критеріїв для їх оцінювання. Наприклад, інтегральні критерії оцінювання РН34 наведено у табл.5.1-5.4:                                                                                                  
                                                                                             Таблиця 5.1
Інтегральні критерії оцінювання РН  для лабораторних робіт 
дисципліни «ПРИСТРОЇ  НВЧ»
Результат навчання
Критерії оцінювання
Бали

РН.ЛР1.01
Описати особливості лабораторних вимірювань на НВЧ

2

РН..ЛР1.02
Порівняти режими роботи довгої лінії: холостого хода (ХХ) та короткого замикання (КЗ)

2

РН.ЛР1.03
Обчислити коефіцієнт біжучої хвилі та коефіцієнт стоячої хвилі, провести аналіз отриманого результату

2

РН.ЛР1.04
Проілюструвати графіки залежності коефіцієнта біжучої хвилі та коефіцієнта стоячої хвилі від частоти

2

РН.ЛР2.05
Обґрунтувати відмінності і особливості вимірювань параметрів на НЧ та НВЧ

2

РН..ЛР206
Зробити висновок по результатам проведення лабораторних робіт

2

РН...ЛР2.07
Інтерпретувати результати експерименту – презентація-оформлення

2
РН..ЛР2.08
Обробити результати експерименту – захист
2
Разом:

16

                                                                              Таблиця 5.2
Інтегральні критерії оцінювання РН  для лабораторних робіт
дисципліни «ПРИСТРОЇ   НВЧ»
Результат навчання
Критерії оцінювання
Бали

РН..ЛР3.01
Визначити положення опорної площини і довжину хвилі  в лінії. За опорну площину приймається положення найближчого до наван-таження мінімуму при короткому замиканні (Zн=0).

2

РН.ЛР3.02
Пояснити,для чого необхідно узго-джувати лінію передачі з наванта-женням і як реалізується узгоджен-ня

2

РН.ЛР3.03
Розрахувати довжини короткозамк-нених відрізків лінії, що реалізують на вході задані значення ємісного і індуктивного опорів при робочій частоті генератора.

2

РНЛР3.04
Вивести формулу для опору в точці мінімуму амплітуди поля в лінії.

2

РН.ЛР4.05
Обгрунтувати залежність амплітуди напруженості електричного поля хвилі Н10 прямокутного хвилеводу перерізом (23×10)мм від поперечних координат.

2

РН.ЛР4.06
Зробити висновок по результатам проведення лабораторних робіт

2

РН.ЛР4.07
Інтерпретувати результати експери-менту – презентація-оформлення

2
РН.ЛР4.08
Обробити результати експерименту – захист
2
Разом:

16

                                                                                                             Таблиця 5.3
Інтегральні критерії оцінювання РН  для лабораторних робіт 
дисципліни «ПРИСТРОЇ НВЧ»
Результат навчання
Критерії оцінювання
Бали

РН.ЛР5.01
Назвати основні властивості Е(Н)-трійника.
2

РН.ЛР5.02
Порівняти властивості подвійного хвилеводого трійника, якщо для його живлення використовувати хвилі Н20, Н11, Е11 .

2

РН.ЛР5.03
Зобразити  схематично схему вико-ристання подвійного хвилеводного трійника для розв’язки між прийма-чем та передавачем, які працюють на одну антену.

2

РН.ЛР5.04
Проілюструвати,як розподіляється потужність між плечима подвійного хвилеводого трійника, якщо живлен-ня трійника робити:
а) з сторони Е-плеча;
б) з сторони Н-плеча;

2

РН.ЛР6.05
Обґрунтувати блок-схему установки для виміру параметрів подвійного хвилеводного трійника, поясніть її роботу і призначення елементів схеми.
2

РН.34.ЛР6.06
Зробити висновок по результатам проведення лабораторних робіт
2

РН.ЛР6.07
Інтерпретувати результати експе-рименту–презентація-формлення
2
            РН.ЛР6.08
Обробити результати експерименту – захист
2
Разом:

16

                                                                          Таблиця 5.4
Інтегральні критерії оцінювання РН  для лабораторних робіт 
дисципліни «ПРИСТРОЇ НВЧ»
Результат навчання
Критерії оцінювання
Бали

РН.ЛР7.01
Описати схему лабораторної установки відповідно і провести підготовку приладів до роботи.

2

РН.ЛР7.02
Пояснити вираз для коефіцієнта загасання через виміряні величини
2

РН.ЛР7.03
Обчислити на кожній частоті по зміряних величинах розраху-вати коефіцієнт загасання і побудувати залежність  від частоти.

2

РН.ЛР7.04
Проілюструвати графіки залеж-ності коефіцієнта загасання від частоти

2

РН.ЛР8.05
Обґрунтувати відмінності і особ-ливості вимірювань параметрів на НЧ та НВЧ

2

РН.ЛР8.06
Зробити висновок по резуль-татам проведення лабораторних робіт
2

РН.ЛР8.07
Інтерпретувати результати експерименту – презентація-оформлення

2
            РН..ЛР8.08
Обробити результати експерименту – захист
2
Разом:

16

Аналіз таблиці 5 дає слідуючі результати:
 Всього заплановано 8 лабораторних робіт. Усі вони, крім сьомої - 4  годинні. Лабораторні роботи розбиті на чотирі блока по 2 лабораторні роботи в кожному. Кожен блок оцінюється у 16 балів (0,54 кредити) За виконання практичної частини лабораторної роботи студент отримує 5 балів, а за виконання теоретичної частини - 3 бала. 
Студенти відповідають на питання викладача у довільному порядку. Максимальна кількість балів - 32 у кожному семестровому модулі.  
4.2 Критерії оцінювання виконаних та захищених лабораторних робіт накопичувальної частини дисципліни семестрового модуля №1див. у табл.5. 
Оцінювання виконаних та захищених лабораторних робіт  проводиться з урахуванням якості протоколу лабораторної роботи та результатів опитування по виконанню протоколу. 
4.2 Критерії оцінювання поточного контролю знань накопичувальної частини дисципліни семестрового модуля. 
Поточний контроль знань виконується у формі тестових запитань. Кількість тестових запитань – 10. Кожна правильна відповідь оцінюється в 0,5 бала, неправильна - 0. Максимальна оцінка за її бездоганне виконання становить 5 балів. Кількість кредитів - 0,2.
4.3 Критерії оцінювання виконаних та захищених лабораторних робіт накопичувальної частини дисципліни семестрового модуля №2 такі самі,як у першому модулі. 
Оцінювання виконаних та захищених лабораторних робіт  проводиться з урахуванням якості протоколу лабораторної роботи та результатів опитування. 

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 
Виконаний не свій варіант завдання здобувача не оцінюється.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на модульній контрольній роботі відповідає оцінці «0». 
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.
Заборонено використання будь-яких літературних джерел, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів з дисципліни.