Detail předmětu

EM Waves, Antennas and Lines

FEKT-CEVAAk. 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

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

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

JORDAN, E. C., BALMAIN, K. G. Electromagnetic Waves and Radiating Systems. Prentice Hall 1968 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-EST , 2 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

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

Osnova

Měření parametrů koaxiálních napáječů
Měření činitele odrazu a vstupní impedance, transformace impedance na vedení
Měření délky vlny ve vlnovodu a činitele odrazu zátěže
Měření vstupní impedance lineárních antén
Měření směrových charakteristik antén
Měření úlohy s individuálním zadáním