Detail předmětu

Simulace komunikačních subsystémů

FEKT-BPC-SKSAk. rok: 2021/2022

Studenti se seznámí s možností návrhu a simulace pasivních a aktivních mikrovlnných obvodů s využitím softwaru Ansoft HFSS a Designer. Teoretické znalosti získané v předchozích předmětech (antény, vedení, zesilovače, filtry…) si studenti ověří díky praktickému počítačovému návrhu. Studenti se dále naučí principům několika numerických výpočetních metod a metodám lokální a globální optimalizace. V rámci zápočtového projektu studenti aplikují získané dovednosti a navrhnou model vybraného mikrovlnného obvodu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent je schopen:
- porozumět principům a vlastnostem vlnovodů, koaxiálních a mikropáskových vedení, vlnovodných a planárních antén, výkonových děličů, filtrů, mikrovlnných zesilovačů
- navrhovat tyto obvody a použít k simulaci jejich vlastností vhodný simulátor
- porozumět principům vybraných optimalizačních metod a vybrat vhodný typ metody pro zadaný problém a formulovat kriteriální funkci.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti matematiky a fyziky na úrovni bakalářského studia. Výhodou je předchozí absolvování předmětů Antény a vedení, Vysokofrekvenční technika a Mikrovlnná technika.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Za aktivní účast v počítačových cvičeních lze získat 30 bodů. Ve dvou testech během semestru lze získat celkem 30 bodů. Klasifikovaný zápočet je udělen za vypracování závěrečného projektu s hodnocením max 40 bodů.

Osnovy výuky

1. Ansoft HFSS a obecné vlastnosti fullwave simulátorů elektromagnetických problémů
2. Mikrovlnná vedení (vlnovody, koaxiální a mikropáskové vedení)
3. Vlnovodové antény
4. Vybrané typy mikrovlnných antén
5. Antény s parabolickým zrcadlem a vlastnosti jejich ozařovačů
6. Děliče a slučovače výkonu, směrové odbočnice
7. Filtry - dolní propusti
8. Filtry - pásmové propusti
9. Lineární model zesilovače. Vlastnosti a návrh LNA
10. Optimalizace - základní pojmy, podmínky optimality, agregace kritérií, gradientní metody
11. Optimalizace - stochastické jednokriteriální metody
12. Optimalizace - stochastické vícekriteriální metody
13. Prezentace výsledků individuálních projektů

Učební cíle

Cílem předmětu je prohloubit znalosti studentů o mikrovlnných obvodech. Získané znalosti studenti aplikují při návrhu těchto obvodů (systémů) pomocí počítačových modelů.

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

RAIDA, Z. Počítačové řešení komunikačních systémů. Skrtiptum FEKT VUT. (CS)

Doporučená literatura

HANUS, S., SVAČINA, J. Vysokofrekvenční a mikrovlnná technika. Skripta FEKT VUT v Brně, 2002, ISBN: 80-214-2222-X (CS)
VÁGNER, P. Vysokofrekvenční technika. Skripta FEKT VUT, 2013. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Osnova

Rádiový komunikační řetězec. Počítačový model spojení prostorovou vlnou.
Přenosová vedení. Modelování vlnovodů a planárních vedení v programu FEMLAB.
Antény. Modelování trychtýřových antén v programu FEMLAB.
Antény. Modelování planárních antén v programu ANSOFT Designer.
Filtry. Modelování planárních filtrů v programu ANSOFT Designer.
Zesilovače. Modelování lineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Designer.
Zdvojovače kmitočtu. Modelování nelineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Serenade.
Oscilátory. Návrh oscilátorů v programu ANSOFT Serenade.
Systémový návrh v ANSOFT Serenade: kodéry a dekodéry.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Osnova

Rádiový komunikační řetězec. Počítačový model spojení prostorovou vlnou.
Přenosová vedení. Modelování vlnovodů a planárních vedení v programu FEMLAB.
Antény. Modelování trychtýřových antén v programu FEMLAB.
Antény. Modelování planárních antén v programu ANSOFT Designer.
Filtry. Modelování planárních filtrů v programu ANSOFT Designer.
Zesilovače. Modelování lineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Designer.
Zdvojovače kmitočtu. Modelování nelineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Serenade.
Oscilátory. Návrh oscilátorů v programu ANSOFT Serenade.
Systémový návrh v ANSOFT Serenade: kodéry a dekodéry.