1045_Electronica_de_Alta_Frecuencia

UNIVERSIDAD DE MENDOZA – FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
ASIGNATURA
Electrónica de Alta Frecuencia
CÓDIGO
1045
CURSO
4° Año
ÁREA
Tecnologías Básicas
ULTIMA REVISIÓN
2.009
MATERIAS CORRELATIVAS:
1026 Cálculo IV
AÑO LECTIVO 2009
Profesor Titular: Dr. Ing. Carlos M. Puliafito
Profesor Asociado:
Profesor Adjunto: Ing. Martín Wiens
Jefe de trabajos prácticos: Ing. Jeremías Aliquó
Carga Horaria Semanal:
5
Carga Horaria Total:
75
OBJETIVOS GENERALES
Capacitar al estudiante en el conocimiento de tecnologías de alta frecuencia, como
así también en las técnicas de diseño, del régimen cuasi-estacionario, de circuitos
más comunes que componen un receptor y transmisor de radio frecuencia.
Asimismo, capacitar al estudiante en el uso de instrumentos y mediciones de RF.
PROGRAMA ANALÍTICO
CAPÍTULO I: PARÁMETROS ADMITIVOS Y DISPERSIVOS DE ELEMENTOS
ACTIVOS EN ALTA FRECUENCIA.
Tema A: Circuitos resonantes serie y paralelo. 1.A.1. Revisión de los conceptos
básicos de la teoría de los circuitos de los circuitos resonantes. Desviación de
frecuencia, frecuencia normalizada, factor de mérito, ancho de banda. Curvas
universales.
Tema B: Parámetros admitivos. 1.B.1. Modelo de parámetros Y para elementos
activos. Variación de los parámetros en función de la polarización y de la
frecuencia.
1.B.2. Admitancia de entrada y de salida. Ganancias de tensión, corriente.
Ganancia de potencia. Ganancia de potencia de transconductor. Uso de manuales
para la selección de componentes.
Tema C: Parámetros dispersivos. 1.C.1. Modelo de parámetros S para
elementos activos. Variación de los parámetros en función de la polarización y de
la frecuencia. Comparación con los parámetros admitivos.
CAPÍTULO II: AMPLIFICADORES SIMPLE Y DOBLEMENTE SINTONIZADOS
DE
FI Y RF.
Tema A: Estabilidad de etapas sintonizadas de FI y RF. 2.A.1. Amplificadores
sintonizados basados en parámetros admitivos. Coeficiente de regeneración.
Ángulo de fase de regeneración. Causas de autooscilaciones. Factor de
estabilidad de Stern. Factor de estabilidad intrínseco. Inestabilidad potencial y
estabilidad condicional. 2.A.2. Medios de estabilización de etapas sintonizadas.
Neutralización. Ganancia de potencia unilateralizada. Máxima ganancia disponible.
Circuitos prácticos de neutralización.. Estabilización por desadaptación.
Tema B: Pérdidas por desadaptación y pérdidas por inserción.
2.B.1. Ganancia global de transconductor de un amplificador de simple sintonía de
una sola etapa: a) Con desadaptación en un grado “m”, b) unilateralizada.
Adaptación de impedancias entre etapas sintonizadas. Acoplamientos inducitivo y
capacitivo. 2.B.2. Amplificadores de RF. Ancho de banda. Rechazo a la frecuencia
imagen. Ruido.
Tema C: Ganancia y ancho de banda de etapas en cascada. 2.C.1. Conexión
en cascada de etapas sintonizadas. Rechazo al canal adyacente para distintos
números de etapas sintonizadas idénticas. Ancho de banda. Curvas de
selectividad.2.C.2. Implementación práctica de la la estabilización por
desadaptación: a) una etapa sola,
b) dos o más etapas. Ganancia de
transconductor de un amplificador de varias etapas. 2.C.3. Diseño de un
amplificador simple sintonizado de FI y RF: con circuitos discretos e integrados.
Tema D: Amplificadores doblemente sintonizados.2.D.1. Coeficiente de
acoplamiento de etapas doblemente sintonizadas. Acoplamiento capacitivos e
inductivos. Curvas de selectividad. Acoplamiento crítico. Sobreacoplamiento.
Subacoplamiento. Ancho de banda. Rechazo al canal adyacente. Ganancia de
etapas en cascada. 2.D.2. Filtros cerámicos de FI. Circuito equivalente. Ancho de
banda. Rechazo al canal adyacente.
Tema E: Amplificadores de banda ancha.
2.E.1. El amplificador de vídeo. Ancho de banda. Compensaciones serie y paralelo
de etapas sintonizadas de banda ancha. Distorsión de amplitud y fase. Ruido.
2.E.2. Criterios de diseño de un amplificador de vídeo: con circuitos discretos e
integrados.
CAPÍTULO III : MEZCLADORES DE RF.
Tema A: Proceso de mezcla.
3.A.1. Principio de translación de frecuencias. Uso de mezcladores. Productos
espúreos de mezcla. 3.A.2. Análisis cuantitativo de los mezcladores.
Transconductancia de conversión. Evaluación de la transconductancia de
conversión para distintos dispositivos semiconductores. Consideraciones sobre el
valor adecuado de FI. 3.A.3. Requerimientos de ancho de banda de los circuitos
resonantes de entrada y de salida de un mezclador.
Tema B: Mezcladores prácticos. 3.B.1. Mezcladores con diodos, transitores,
FET, circuito integrados. Polarización óptima de los mezcladores. Máxima
ganancia disponible de un mezclador. 3.B.2. Criterios de diseño de una etapa
mezcladora: con circuitos discretos e integrados.
CAPÍTULO IV : OSCILADORES DE RF.
Tema A: Condición de Barkhausen. 4.A.1. Criterios de oscilación. Condición de
módulo y fase. Modelo general de un oscilador de RF basado en parámetros
admitivos. 4.A.2. Estabilidad de frecuencia de etapas osciladoras. Efecto de la
carga y de la temperatura. Influencia de los parámetros internos del elemento
activo.
Tema B: Osciladores prácticos. 4.B.1. Condición de oscilación en osciladores
prácticos. Osciladores Colpitts y Hartley. Oscilador Clapp. 4.B.2. Osciladores a
cristal. Modelo equivalente de un cristal. Oscilador Pierce. Osciladores de
sobretono. 4.B.3. Criterios de diseño de una etapa osciladora: con circuitos
discretos e integrados.
CAPÍTULO V: MODULADORES DE AMPLITUD MODULADA (AM),
FRECUENCIA MODULADA (FM) Y BANDA LATERAL ÚNICA (BLU).
Tema A: Moduladores de AM. 5.A.1. Introducción. Necesidad de la modulación.
Expresión general de una onda modulada en amplitud. Índice de modulación.
Modulación en alto nivel y bajo nivel: ventajas y desventajas. 5.A.2. Moduladores
de AM prácticos: con elementos discretos e integrados.
Tema B: Moduladores de FM. 5.B.1. Introducción. Expresión general de una
onda modulada en frecuencia. Desviación de frecuencia. El principio del
modulador a reactancia.
5.B.2. Moduladores de FM prácticos: con elementos discretos e integrados.
Tema C: Moduladores de BLU. 5.C.1. El modulador balanceado. Expresión
general de una onda de BLU. Obtención de señales de doble banda lateral con
portadora suprimida, banda lateral única con portadora suprimida y portadora
vestigial. Ventajas comparativas entre sistemas. Anchos de banda. Ruido. 5.C.2.
Moduladores de BLU prácticos: con elementos discretos e integrados.
CAPÍTULO VI: DETECTORES DE AM, FM Y BLU.
Tema A: Demoduladores de AM. 6.A.1. Demoduladores de AM prácticos.
Determinación de la constante de tiempo.
Tema B: Demoduladores de FM. 6.B.1. Demoduladores de FM prácticos.
Discirminador de Foster Seeley. Detector de relación. Detector de pendiente.
Demoduladores con PLL.
Tema C: Demoduladores de BLU. 6.C.1. Demduladores prácticos de BLU: con
circuitos discretos e integrados.
CAPÍTULO VII: AMPLIFICADORES DE POTENCIA DE RF.
Tema A: Amplificadores de potencia lineales. 7.A.1. Introducción. Clases A, AB
y B lineales. Ventajas comparativas de una clase respecto de la otra. 7.A.2.
Potencia de salida. Rendimiento. Relación de disipación. Polarización. Distorsión.
Criterios de selección de transistores de potencia. Cálculo de disipadores. 7.A.2.
Criterios de diseño de un amplificador lineal de potencia.
Tema B: Amplificadores de potencia clase C. 7.B.1. Potencia de salida.
Rendimiento. Relación de disipación. Polarización. Distorsión. Criterios de
selección de transistores de potencia en clase C. Ventajas y desventajas del uso
de amplificadores clase C. 7.B.2. Criterios de diseño de un amplificador de
potencia clase C.
Tema C: Redes adaptadoras de impedancia. 7.C.1. Clases más comunes de
redes adaptadoras. Redes “L”, “T” y “”. 7.C.2. Criterios de diseño de redes
adaptadoras de impedancia.
CAPÍTULO VIII: AMPLIFICADORES DE BAJO NIVEL DE RUIDO.
Tema A: Figura de ruido en semiconductores. 9.A.1. Introducción. Fuentes de
ruido. Ruido térmico. Ruido de disparo. Ruido de exceso. Figura de ruido. Curvas
de la figura de ruido en función de la frecuencia, corriente de colector y resistencia
de fuente.
Tema B: Consideraciones de diseño de amplificadores de RF de bajo nivel
de ruido. 9.B.1. Circuito equivalente de un amplificador libre de ruido. Criterios de
diseño.
Formación Práctica
Horas
Resolución de Problemas Rutinarios:
6
Laboratorio, Trabajo de Campo:
Resolución de Problemas Abiertos de Ingeniería:
Proyecto y Diseño:
35
PROGRAMA DE TRABAJOS PRÁCTICOS:
Práctico Nº 1: Uso de manuales. Obtención de los parámetros admitivos y
dispersivos de un elemento activo. Criterios de selección de elementos activos.
Práctico Nº 2: Amplificadores de RF. Proyecto de un amplificador RF con
circuitos discretos e integrados.
Práctico Nº 3: Amplificadores de FI. Proyecto de un amplificador simple
sintonizado de FI con circuitos discretos e integrados.
Práctico Nº 4: Mezcladores de RF. Proyecto de un mezclador de RF con circuitos
discretos e integrados.
Práctico Nº 5: Osciladores de RF. Proyecto de un oscilador de RF: con circuitos
discretos e integrados.
Práctico Nº 6: Amplificadores de Potencia de RF. Proyecto de un amplificador
de potencia de RF: Clase A, Clase B, Clase C. Amplificadores de potencia
modulados Clase C.
Práctico Nº 7: Moduladores y demoduladores de AM- FM- BLU.
Circuitos prácticos de modulación y detección en AM. FM, BLU. Criterios de
diseño.
ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL DE CONTENIDOS:

Los contenidos abordados en esta materia se basan en conceptos de las siguientes
cátedras:
Asignatura

Curso
Cálculo IV
2do
Análisis de Circuitos II
3ro
Propagación y Radiación
3ro
Electrónica Analógica II
4to
Comparte e integra elementos horizontalmente con las siguientes cátedras:
Asignatura

Curso
Los contenidos abordados en esta materia aportan conceptos a las siguientes cátedras:
Asignatura
CONDICIONES
EVALUACIÓN:
Curso
Tecnología de Microondas
5to
Sistemas de Televisión
5to
Sistemas de Comunicaciones II
5to
PARA
REGULARIZAR
LA
MATERIA
y
RÉGIMEN
DE
Para lograr regularizar la materia, el alumno deberá asistir al 80 % de las
clases teórico-prácticas durante el semestre y aprobar las ejercitaciones prácticas
de gabinete y de laboratorio que se impartan.
La evaluación para aprobar la asignatura se hará mediante un examen final
oral o escrito.
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:
Autor
Edgar Voges
Título
“Hochfrequenztechnik.
Band
I:
Bauelemente und Schaltungen”
Edgar Voges
“Hochfrequenztechnik.
Band
II:
Leistungsröhren,
Antennen
und
Funkübertragung,
Funkund
Radartechnik”
Theodore Saad “Microwave Engineers’ Handbook.”
Editor
Volume one and two
George
“Electronic Communication Systems.
Kennedy
2° Edition.”
Wayne Tomasi
“Sistemas
de
Comunicaciones
Electrónicas”
E. J. Cassignol
Editorial
Hüthig
Año Ed.
1986
Hüthig
1986
Artech House, Inc.
1971
Mc Graw Hill Kogakusha
Prentice
Hall
Hispanoamericana,
S.A.
“Teoría y práctica de los circuitos con Biblioteca técnica
1977.
2° Ed.
1996
1968
E. J. Cassignol
Mario Santoro
Motorola
Motorola
Philips
semiconductores. Electrónica lineal.”
“Teoría y práctica de los circuitos con
semiconductores. Electrónica no lineal.”
“Diodos,
transistores
y
circuitos
integrados”.
Manuales “Motorola RF Device Data.
Vol. I y II”.
Manual de Aplicaciones de Motorola
“Radio, RF and Video Aplications”.
Manuales Philips de Transistores de
Alta Frecuencia
Apuntes de la cátedra dictado por los
profesores a cargo de la misma
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS UTILIZADAS:


Clases magistrales
Talleres grupales
RECURSOS DIDÁCTICOS UTILIZADOS:


Medios informáticos
Laboratorios
PROGRAMA DE EXAMEN
Bolilla I : Cap. III y Cap. VI.
Bolilla lI: Cap. VII y Cap.I
Bolilla III: Cap. V y Cap. II.
Bolilla IV: Cap. IV y Cap. V.
Bolilla V: Cap. VI y Cap. II.
Bolilla VI: Cap. VIII y Cap.II.
Bolilla VII: Cap. I y Cap. III.
Bolilla VIII: Cap. II y Cap. IV.
Bolilla IX: Cap.VII y Cap. VIII.
Phillips
Biblioteca técnica 1968
Phillips
Paraninfo. Madrid
1973
Phoenix, AZ
1988
1994