Detail předmětu

Antény a rádiové spoje

FEKT-MKC-ARAAk. rok: 2024/2025

Předmět je zaměřen na vysvětlení základních principů teorie antén a šíření rádiových vln a jejich využití pro návrh antén a rádiových spojů. Získané znalosti si studenti procvičí na návrhu vlastních antén, které vyrobí a změří, a rovněž na analýze a návrhu vybraných rádiových spojů v reálných podmínkách.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmět by měl být schopen:
- počítat s komplexními čísly;
- aplikovat základní principy integrálního a diferenciálního počtu;
- vysvětlit základní principy z teorie elektromagnetického pole. 

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Laboratorní cvičení (15 bodů), individuální projekt (25 bodů), závěrečná zkouška (15 bodů písemná část + 45 bodů ústní část=celkem 60 bodů).

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními typy antén, jejich použití a technickým návrhem, a dále s principy šíření vln a návrhem vybraných typů rádiových spojů.
Absolvent předmětu je schopen: (a) vysvětlit princip funkce a popsat základní kroky návrhu vybraných typů lineárních antén (dipól, monopól, skládaný dipól, logaritmicko-periodická anténa, Yagiho anténa); (b) vysvětlit princip funkce a popsat základní kroky návrhu mikropáskových flíčkových antén s lineární a kruhovou polarizací; (c) vysvětlit princip funkce a popsat základní kroky návrhu trychtýřových, reflektorových a štěrbinových antén; (d) vysvětlit základní principy zvětšování šířky pásma antén; (e) vysvětlit principy antén s extrémní šířkou pásma; (f) vysvětlit pojem "elektricky malá anténa"; (g) popsat základní kroky návrhu vybraných typů antén pro RFID, mobilní aplikace a senzory; (h) vysvětlit základní principy modelování antén; (i) pro dané kmitočtové vyjmenovat dominantní mechanismus šíření, vhodné typy antén a typické služby; (j) popsat principy šíření rádiových vln v blízkosti povrhu Země; (k) popsat základní kroky návrhu rádiových spojů; (l) popsat výpočet intenzity pole prostorové vlny v reálném terénu; (m) popsat využití spádových křivek pro stanovení úrovně intenzity pole; (n) vysvětlit principy šíření vln a modelování v oblasti mobilní rádiové komunikace, vysvětlit deterministický, empirický a semi-empirický model šíření; (o) popsat princip tvorby empirického modelu; (p) popsat vliv atmosféry na rádiové spoje; (q) vysvětlit co to je "digitální rádioreléový spoj", uvést jeho výhody a nevýhody, vysvětlit kritéria kvality a základní kroky návrhu digitálního rádioreléového spoje.

Základní literatura

BALANIS, C., A., Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition, John Wiley and Sons, New Jersey, 2005. (EN)
BALANIS, C. A., Modern Antenna Handbook, John Wilye & Sons, Croydon, 2008. (CS)
ČERNOHORSKÝ, D. a NOVÁČEK, Z.: Antény a šíření rádiových vln. Přednášky. Skriptum FEKT VUT Brno, Brno 2001. (CS)
SEYBOLD, J. S., Introduction to RF propagation, John Wiley and Sons, New Jersey, 2005. (CS)

Doporučená literatura

FUJIMOTO, K., MORISHITA, H., Modern Small Antennas, Cambridge University Press, Cambridge, 2013. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EKT magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Osnova

1. Základní pojmy z teorie antén, analýza antén.
2. Lineární antény, anténní řady, lineární antény pro vybraná kmitočtová pásma.
3. Mikropáskové antény.
4. Trychtýřové antény, reflektorové antény.
5. Štěrbinové antény, širokopásmové antény.
6. Elektricky malé antény.
7. Antény pro RFID, antény pro mobilní aplikace, antény pro sensory.
8. Pomocné obvody antén, materiály pro anténní techniku, konstrukce a výroba antén, měření antén.
9. Šíření rádiových vln, užití kmitočtového spektra, podmínky rádiového spojení, základní koncepce návrhu rádiového spoje.
10. Šíření rádiových vln v blízkosti povrchu Země, povrchová a prostorová vlna.
11. Mobilní rádiová komunikace, modely šíření vln v makrobuňkách, mikrobuňkách a pikobuňkách, šíření vln uvnitř budov.
12. Vliv atmosféry na rádiové spoje.
13. Mikrovlnné spoje.

 

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Osnova

1. Modelování drátových antén v programu 4NEC2

2. Návrh a modelování lineárně polarizované mikropáskové antény v ANSYS Electronics Desktop – HFSS

3. Modelování kruhově polarizované mikropáskové antény

4. Modelování štěrbinové antény

5. Modelování antén pro přenosná zařízení

 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Osnova

1. Měření rozložení proudu na lineárních anténách

2. Měření parametrů feritové antény

3. Vstupní impedance antén a impedanční přizpůsobení mikropáskové antény

4. Měření a ladění invertované F antény

5. Měření zisku a směrových charakteristik antén