Cílem projektu je transfer softwarových nástrojů, vzniklých v rámci mnohaletého základního výzkumu v oblasti teorie antén, do praxe. Těžištěm těchto aktivit jsou variační metody, primárně ve frekvenční oblasti. Tyto metody umožňují minimalizovat neznámou bilineární formu, definovanou pro určitý operátor. Úlohu lze formulovat tak, že hledáme vlastní čísla a vektory impedanční matice. To nám přináší informace navíc, které z principu nelze získat, pokud uvažujeme pouhou inverzi tohoto operátoru. Výsledkem tohoto přístupu – metody momentů [14, reference jsou v Dodatcích] a teorie charakteristických modů [15] – jsou zdrojové proudy, které lze díky principu ekvivalence považovat za řešení nepřímé anténní úlohy. Díky těmto proudům lze dále určit veškeré anténní parametry, a to jak v superponované, tak v modální podobě. Modální forma je navíc mimořádně vhodná pro optimalizaci / syntézu zářiče s ohledem na polohu napájecích bodů a velikost a fázi na nich vnuceného napětí [3]. Další možností je určit uloženou energii a ztracený výkon nad těmito proudy [16]. Tyto skalární veličiny již nejsou určeny jednoznačně, a tudíž lze určité části zářiče nahradit např. soustředěnými prvky. To otevírá zcela nové možnosti pro tzv. strukturální dekompozici antény. Jak modální, tak strukturální dekompozice jsou nové anténní přístupy vedoucí k efektivní syntéze antény. Doposud, nebyly implementovány do žádného komerčního softwarového nástroje a jsou využívány pouze několika výzkumnými pracovišti na světě. Platformou pro již existující programové kódy je prostředí Matlab [17], které je nejrozšířenějším vývojovým prostředím na světe a v rámci kterého bude nástroj šířen jako komerční toolbox AtoM (Antenna toolbox in Matlab). Toolbox je zaměřen na potenciální uživatele z množiny výzkumných ústavů, progresivních technologických firem a univerzit – a to jak v ČR, tak i ve světě. Koncept projektu je navržen tak, že jednotlivé bloky půjde nahradit kódem třetích stran. To umožní další vylepšování celé architektury. Jako volitelný doplněk k softwaru AtoM bude vyvinut optimalizační balík FOPS (Fast Optimization Procedures). Paralelně s vývojem AtoMu a FOPSu bude probíhat implementace kódů do stávajícího komerčního produktu Visual CEM (dříve Efield, PAM-CEM) firmy ESI Group [18], jejíž dceřinou firmou je MECAS ESI. Program Visual CEM se tak ve světovém měřítku stane prvním simulátorem elmag. pole, kde bude plně implementována práce s anténami na úrovni modálních veličin. Projekt navazuje na výsledky základního výzkumu (GAČR, projekty MŠMT a další) a široké mezinárodní aktivity uchazečů (Antenna Centre of Excellence, COST, Evropská anténní škola ESoA), v rámci kterých byl implementován, publikován a ověřen nový koncept analýzy antén. Tento koncept využívá pokroku v teorii elektromagnetického pole a v dramatickém navýšení výpočetních kapacit v posledních letech. Teoretické jádro bylo předmětem základního výzkumu, který byl autory náležité publikován.

Popis anglicky
The company MECAS ESI offers a highly-developed modular system of software tools for virtual prototyping and testing, utilizable in a wide range of engineering tasks. Now, it is possible to considerably improve this system by developing unique software tool for synthesis of antennas and sensors. There are indeed other vendors of electromagnetic simulators, but the proposed Project is unique because of effectivity and accuracy in modeling which is based on combination of characteristic modes, full-wave analysis and stochastic multiobjective optimization. The development of the proposed software tools is based on long-term cooperation between two Czech leading universities - Department of Electromagnetic Field (CTU FEE in Prague) and Department of Radio Electronic (FEEC BUT Brno). Within the fundamental research framework, both departments have developed and tested novel concepts for antenna synthesis. In order to rapidly implement them into functional software modules we are asking for public support. The support is also needed to keep current competitive benefit as currently, there is nobody who has similar powerful methods ready to implement. The Project consider cooperation with experienced partner who will be responsible for commercial issues as well as putting the codes in place. Public support will open possibility to transfer results from fundamental research into practice. The Project, seen in a wider context, tries to continue on long tradition of Czechoslovakia and Czech republic in the area of numeric methods, mathematical physics and algoritmization.

Klíčová slova
Návrh antén, metoda momentů, charakteristické módy, optimalizace

Klíčová slova anglicky
Antenna design, characteristic modes, method of moments, optimization