Μικροκυματική Τεχνολογία και Τηλεπισκόπηση

Γενικά

• Κωδικός Μαθήματος: 1671
• Εξάμηνο: 6ο
• Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής (ΕΠ)
• Είδος Μαθήματος: Επιλογής (ΕΠ)
• Γνωστική Περιοχή: Επικοινωνίες και Δίκτυα (ΕΔ)
• Διδασκαλία Θεωρίας: 4 ώρες/εβδομάδα
• Πιστωτικές μονάδες ECTS: 6
• Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
• Προτεινόμενα προαπαιτούμενα μαθήματα: (1501) Ασύρματες Επικοινωνίες
• Συντονιστής: Ιωαννίδου Μελίνα
• Διδάσκοντες: Ιωαννίδου Μελίνα

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Σκοπός του μαθήματος είναι να εισάγει το φοιτητή στο αντικείμενο της τεχνολογίας των μικροκυμάτων, καθώς και στις βασικές αρχές λειτουργίας των σύγχρονων συστημάτων μικροκυματικής τηλεπισκόπησης. Η έμφαση δίνεται στο να αναπτύξει ο φοιτητής την ικανότητα εφαρμογής γνώσεων και τεχνικών που σχετίζονται με κυκλώματα και συστήματα που λειτουργούν στη μικροκυματική περιοχή. Ο φοιτητής εκπαιδεύεται και στην αντιμετώπιση θεμάτων που σχετίζονται με τις βιολογικές/περιβαλλοντικές επιδράσεις των μικρομυμάτων. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα είναι σε θέση να:

• Περιγράφει τις βασικές αρχές λειτουργίας των μικροκυματικών κυκλωμάτων.
• Συνοψίζει τις αρχές λειτουργίας των συστημάτων τηλεπισκόπησης.
• Υπολογίζει τις βασικές παραμέτρους λειτουργίας σε κυματοδηγό (π.χ. μεταδιδόμενοι ρυθμοί, συχνότητα αποκοπής, φασική ταχύτητα, σύνθετη αντίσταση).
• Εφαρμόζει την εξίσωση ραντάρ σε πρακτικά προβλήματα τηλεπισκόπησης
• Σχεδιάζει απλά παθητικά μικροκυματικά κυκλώματα (π.χ. κατευθυντικούς συζεύκτες, γραμμές μικροταινίας).
• Αξιολογεί τις βιολογικές/περιβαλλοντικές επιδράσεις των μη ιονιζουσών ακτινοβολιών.
• Συγκρίνει μοντέλα τηλεπισκόπησης και να αποφασίζει ποιό είναι το κατάλληλο ανάλογα με την εφαρμογή.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Λήψη αποφάσεων
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Περιεχόμενο Μαθήματος

Μικροκυματικό φάσμα και εφαρμογές. Αρχή λειτουργίας και εφαρμογές των συστημάτων τηλεπισκόπησης. Ιονίζουσες και μη ιονίζουσες ακτινοβολίες. Βιολογικές/περιβαλλοντικές επιδράσεις και ιατρικές εφαρμογές των μικροκυμάτων.
Κυματοδηγοί (ρυθμοί, συχνότητα και μήκος κύματος αποκοπής, φασική ταχύτητα, ταχύτητα ομάδας, σύνθετη αντίσταση).
S-παράμετροι μικροκυματικών κυκλωμάτων.
Παθητικά μικροκυματικά στοιχεία (κατευθυντικοί συζεύκτες, φίλτρα, απομονωτές, κ.λπ.). Μικροκυματικές πηγές. Υλοποίηση μικροκυματικών εξαρτημάτων με φερρίτες.
Εξίσωση ραντάρ και υπολογισμός σηματοθορυβικής σχέσης. Αλληλεπίδραση των μικροκυμάτων με στόχους που απαντώνται στο περιβάλλον. Διατομή ραντάρ στόχου.
Βασικές αρχές λειτουργίας των διαφόρων τύπων ραντάρ (παλμικό, Doppler, παλμικό Doppler, συνθετικού διαφράγματος, κ.λπ.). Διακριτική ικανότητα.
Βασικές αρχές ραδιομετρίας-ραδιόμετρα.
Φασματική απόκριση και ανακλαστικότητα φυσικών στόχων (έδαφος, πετρώματα, βλάστηση, προσπτώσεις, θάλασσα κ.λπ.). Εκτίμηση και χαρτογράφηση παραμέτρων για τους στόχους αυτούς με τεχνικές μικροκυματικής τηλεπισκόπησης.
Σύγχρονα συστήματα δορυφορικής τηλεπισκόπησης.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Τρόπος Παράδοσης

• Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία (παράδοση, συζήτηση, επίλυση προβλημάτων)

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

• Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών (Power point presentations).
• Χρήση ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης (moodle)
• Χρήση λογισμικού προσομοίωσης μικροκυματικών κυκλωμάτων και ραντάρ.
• Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση φοιτητών

Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (50%)
- Επίλυση προβλημάτων/υπολογισμοί
- Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας και ερωτήσεις κρίσεως
Εκπόνηση εργασίας/μελέτης (ΕΜ) (50%)
Η εργασία εκπονείται από 1-2 φοιτητές, βασίζεται σε πρόσφατη και αξιόπιστη ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία και περιλαμβάνει περιγραφή με κείμενο περίπου 2000 λέξεων και αρχείο παρουσίασης με περίπου 20 διαφάνειες. Η παρουσίαση κάθε εργασίας διαρκεί 20΄- 30΄ και η παρακολούθηση είναι υποχρεωτική για όλους τους φοιτητές. Ακολουθεί σχολιασμός και συζήτηση.
Ο βαθμός καθενός από τα ΓΕ, ΕΜ πρέπει να είναι τουλάχιστον τέσσερα (4).
Ο βαθμός του μαθήματος πρέπει να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος και ανακοινώνονται στο πρώτο μάθημα.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος "Εύδοξος"

1. T.Β. Γιούλτσης και Ε.Ε. Κριεζής, «Μικροκύματα», Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υοί Α.Ε., 2016, ISBN: 978-960-418-612-9, Κωδ. Ευδόξου: 59379582
2. D.M. Pozar, «Μικροκυματική Τεχνολογία», Εκδόσεις Στέλλα Παρίκου & ΣΙΑ Ο. Ε., 2004, ISBN: 978-960-411-566-2, Κωδ. Ευδόξου: 14664
3. Γ. Σάγος, «Συστήματα ραντάρ και ηλεκτρονικού πολέμου», Εκδόσεις Α. Παπασωτηρίου & ΣΙΑ Ι.Κ.Ε., 2018, ISBN: 978-960-491-119-6, Κωδ. Ευδόξου: 77110483

Συμπληρωματική ελληνόγλωσση βιβλιογραφία

1. R.E. Collin, «Μικροκύματα», Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υοί Α.Ε., 2005 (2η έκδοση), ISBN: 978-960-418-085-1.
2. M. Skonik, «Εισαγωγή στα συστήματα Radar», Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υοί Α.Ε., 2012 (3η έκδοση), ISBN: 978-960-418-363-0.
3. Κ. Καρτάλης και Χ. Φείδας, «Αρχές και Εφαρμογές Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης», Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υοί Α.Ε., 2012, ISBN: 978-960-418-401-9.
4. Σκιάνης, Βαϊόπουλος και Νικολακόπουλος, «Τηλεπισκόπηση», Εκδόσεις Μαρία Παρίκου & ΣΙΑ ΕΠΕ, 2012, ISBN: 978-960-508-027-3.

Συμπληρωματική ξενόγλωσση βιβλιογραφία

1. F.T. Ulaby, E. Michielssen and U. Ravaioli, “Fundamentals of Applied Electromagnetics”, Pearson, 2010 (6th ed.).
2. C. Elachi and I.V. Zyl, “Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing”, Wiley, 2007 (2nd ed.).
3. F.T. Ulaby and D.G. Long, “Microwave Radar and Radiometric Remote Sensing”, University of Michigan Press, 2013.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

1. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
2. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
3. IET Radar, Sonar and Navigation
4. IET Microwaves, Antennas and Propagation
5. Microwave and Optical Technology Letters (Wiley)