Integrált rádiók a vezeték-nélküli távközlésben

Integrated Radios in Wireless Telecommunications

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Integrált rádiók a vezeték-nélküli távközlésben

Integrated Radios in Wireless Telecommunications

Tantárgykód

BMEVIHVAV13

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	4	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

Dr. Nagy Lajos

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: nagy.lajos@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

—

Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

A rádióhullámok terjedése, hatótávolság

Vevőérzékenység fogalma, leírásának módjai. Zajtényező, zajhőmérséklet, bemeneti ekvivalens zajfeszültség. Érzékenységet befolyásoló tényezők: bitsebesség, alapsávi sávszélesség, interferencia, adó-vevő frekvencia offset, löket stb.
Kisugárzott adóteljesítmény jellemzése (ERP, EIRP, elektromos térerősség)
Terjedési modellek
Hatótávolság becslése ideális szabadtéri terjedés esetén, kültérben, épületen belül, városi környezetben. Fading fogalma, típusai
Időjárási hatások

Antennák

Alapfogalmak: sugárzási jelleggörbék, nyereség, irányhatás, impedancia sávszélesség, polarizáció, hatásos keresztmetszet, hatásfok
Alacsony költségű, rövid-hatótávolságú rádiók antenna típusai (nyomtatott és huzalantennák): dipol, monopol, folded dipol, kisméretű hurok, kapacitíven ill. induktívan megcsapolt hurok, ILA, IFA ... stb.
Antennák alkalmazási problémái (emberi test hatása: pl. hand effect, földelés, fémfelületek ill. áramköri egységek elhelyezésének hatása)
Antennák illesztése rádiók ki- ill. bemenetéhez (differenciális, aszimmetrikus kimenet), rádiófrekvenciás nyomtatott áramkörök tervezési problémái a gyakorlatban.

Integrált rádiófrekvenciás áramkörök

MOS, bipoláris tranzisztor, integrált kapacitás, ellenállás felépítése, működése, karakterisztikái. nagyfrekvenciás modellek
Integrált spirál induktivitások kialakítása, tulajdonságai (Q, SRF), RF modell
Alapáramkörök: bandgap referencia, ptat áram, áramtükör, differenciál erősítő, alapvető erősítő típusok (földelt emitteres, kollektoros, bázisos)
RF VCO integrált spirál induktivitással, MOS ill. bipoláris varaktorral.
Vivő előállítása: szintézer típusok (integer N, frakcional N), PLL felépítése (fázisdetektor, charge pump, szűrő, delta-szigma modulátor stb.), működése.
Teljesítményerősítő osztályok (A, B, AB, C, E), felépítés. Nemlinearítás jellemzése (IP3, P1dB). Linearizálási technikák (előtorzítás, vissza-, ill. előrecsatolás ).
Vevőstruktúrák (heterodin, Zero IF, low IF)
Vevő dinamika tartomány (SFDR fogalma), dinamika növelése (multitangens technika)
Zajok vevőben, illesztés zajra. Visszacsatolás hatása a bemenő impedanciára ill zajra. Kaszkód bemeneti erősítő előnyei
Órajel visszaállítás, döntés

Modulációs formátumok

Moduláció és demoduláció
FSK, PSK, DPSK
Szórt spektrumú modulációk (frekvencia ugratás, DDS)
QPSK
16 QAM
OFDM

Kis hatótávolságú rádió összeköttetések szabályozása

Frekvenciasávok (ISM (industrial scientific medical), E.U. ETSI, U.S. FCC)
elektromágneses kompatibilitás: zavarok, sugárzási spektrum, csatorna szelektivitás
interferencia
intermoduláció

Integrált rádiók vezérlése, digitális csatlakoztatása

vezérlés: źC/EEPROM
csatlakoztatás: szinkron RS-232

Kishatótávolságú rádiós hálózati protokollok

ZigBee
Bluetooth

Általános tendencia a vezeték-nélküli, rádiós alkalmazások nagymértékű előretörése. Ennek egyik oka az igen olcsó, ú.n. egycsipes rádiók megjelenése, amelyek minimális számú külső építőelem segítségével képesek digitális rádiós átvitel megvalósítására. A másik ok, hogy ezek a kis teljesítményű ill. kis-hatótávolságú rádiók, amelyek az ú.n. ISM (Industrial Scientific Medical) sávokban működnek, nem engedélykötelesek. A tárgy egyik célkitűzése, hogy áttekintést adjon az ilyen olcsó, integrált rádiók felépítéséről, működéséről, a bennük alkalmazott alapvető áramkörökről, a modulációs módokról. Bemutatja még az RF alkalmazás során fellépő nehézségeket, illetve a hatótávolságot befolyásoló tényezőket (pl. megfelelő antennaválasztás, az emberi test közelségének a hatása stb.) is. Kitér az Európai, illetve Amerikai hatósági szabályozás részleteire is.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

(előadás, gyakorlat, laboratórium): heti 2x2 óra előadás, házifeladat

Tanulástámogató anyagok

Online források

Órai jegyzet;; Behzad Razavi: RF Microelectronics, 1998 Prentice Hall, ISBN 0138875715,; Theodore S. Rappaport: Wireless Communications, Pretice Hall PTR, New Jersey, 1996.; ZigBee Specification, ZigBee Document 053474r06, Ver.1.0, June 27, 2005; IEEE 802.15.4 szabvány; US-FCC, CFR 47 part 15. Radio Frequency Devices, (http://www.access.gpo.gov/nara/cfr/waisidx_04/47cfr15_04.html); ERC/REC70-03 Short Range Devices, (http://www.ero.dk/documentation/docs/doccategory.asp?catid=2&catname=ECC/ERC/ECTRA%20Recommendations); ETSI EN 300 220 standards,; http://www.etsi.org/services_products/freestandard/home.htm

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Általános szabályok

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: aláírás megszerzése. Ehhez négy darab, 30 perces zárthelyi megírásával legalább 50%-os pontszám elérése szükséges. b. A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga Pótlási lehetőségek: A zárthelyik összpontszámának 50%-át el nem érő hallgatóknak pótzárthelyit kell írniuk a pótlási időszakban.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Elektronika, Infokommunikáció

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.