Detail předmětu

Elektromagnetické vlny, antény a vedení

FEKT-BEVAAk. rok: 2012/2013

Mobilní komunikační systémy využívají šíření elektromagnetických vln prostředím. K vysílání a přijímaní vln je zapotřebí navrhnout vhodné antény. Antény je nutno vhodným vedením spojit s vysokofrekvenčními vysílacími a přijímacími obvody. Šíření vln, antény a vedení lze numericky modelovat ve vhodných počítačových programech. V předmětu se snažíme tuto problematiku jasně a názorně přiblížit studentům.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí s vlastnostmi elektromagnetického pole, šířením vln v prostoru i na vedení, hlavními metodami a postupy řešení, s vlastnostmi různých typů vedení, výpočty jejich vlastností a technickým využitím.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Průběžné testy během semestru (20 bodů), laboratorní cvičení (20 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů)

Osnovy výuky

1. Šíření rovinné vlny volným prostorem. Cylindrická a kulová vlna. Modelování šíření v programu COMSOL Multiphysics.
2. Šíření TEM vlny podél vedení. Parametry vedení. Transformace impedance vedením. Modelování vedení v programu COMSOL Multiphysics.
3. Výpočet parametrů vedení v programu MATLAB.
4. Šíření vln vlnovodem. Modelování vlnovodů v programu COMSOL Multiphysics.
5. Elementární antény (dipól, plošný zářič). Parametry antén.
6. Anténní soustavy. Výpočet parametrů anténních soustav v programu MATLAB.
7. Zadání a diskuse samostatných projektů.
8. Planární antény. Modelování planárních antén v programu ANSOFT Designer.
9. Klasifikace antén. Prakticky používané antény.
10. Šíření elektromagnetických vln v reálném terénu. Výpočet parametrů prostorové vlny v programu MATLAB.
11. Vlny v nehomogenních prostředích.
12. Základy výpočetního elektromagnetismu, přehled komerčních programů, příklady praktických aplikací.
13. Rozbor řešení samostatných projektů.

Učební cíle

Seznámit studenty se základy elektromagnetického pole a šíření elektromagnetických vln. Seznámit studenty s praktickými postupy výpočtu parametrů antén a vedení

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

NOVÁČEK, Z. Elektromagnetické vlny, antény a vedení. Příklady. Elektronický studijní text. https://www.feec.vutbr.cz/et/skripta/urel/Elektromagneticke_vlny_anteny_a_vedeni_Priklady_S.pdf (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Osnova

Vlny ve volném prostoru, rovinná a kulová vlna, interference vln
TEM vlny na vedení, rozložení napětí a proudu
Transformace impedance vedením
Smithův diagram a jeho využití
Přizpůsobování impedancí vedením
Vedení, jejich druhy a aplikace
Vyzařování elektromagnetických vln
Vyzařování antén a soustav, impedance antén, parametry
Druhy a typy antén, jejich vlastnosti a využití
Šíření elektromagnetických vln nad Zemí
Rádiové spojení, typy spojů
Vlny ve vlnovodech
Vlny v nehomogenních prostředích, odraz vln,difrakce

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. David Wolanský
doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Osnova

Šíření rovinné vlny v homogenním prostředí
Napěťové, proudové a výkonové poměry na vedení s vlnou TEM
Transformace impedance na vedení, Smithův diagram,
přizpůsobování impedancí
Záření a impedance lineárních antén, záření anténních soustav
Výpočet parametrů vedení, rezonátory a jejich využití
Šíření vln při zemském povrchu
Vlny ve vlnovodech, Fresnelova difrakce
Odraz vln

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida
Ing. Kamil Pítra, Ph.D.
Ing. Petr Všetula, Ph.D.
Ing. Vladimír Hebelka, Ph.D.

Osnova

Měření parametrů koaxiálních napáječů
Měření činitele odrazu a vstupní impedance
Měření vstupní impedance lineárních antén
Přenos výkonu vedením
Transformace impedance na vedení
Měření délky vlny ve vlnovodu a činitele odrazu zátěže
Měření směrových charakteristik antén
Symetrizační a slučovací obvody