Antény - B2M17ANT

Kredity 6
Semestry letní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2L
Anotace
Studenti se seznámí s teorií vyzařování elektromagnetických vln a základními principy pro návrh antén. Příslušné metody analýzy záření a další anténní parametry jsou ilustrovány na jednotlivých typech antén (liniové, plošné, reflektorové) a jejich soustav (anténních řadách).
Semináře jsou z části početní, modelovací (využíván software pro simulaci elmag. pole) a praktické (měření anténních parametrů - vyzařovací charakteristiky, zisk a polarizace, impedance antény)
Předmět akcentuje zejména fyzikální pochopení dějů a studenti tak mohou nabyté znalosti uplatnit i v jiných oborech, kde je základním jevem šíření a vyzařování vln - optika, akustika.
Cíle studia
Porozumět funkci antény v přenosovém řetězci, znát typy a parametry antén a metody návrhu.
Osnovy přednášek
1. Vedení užívaná v anténní technice, anténa jako obvodový prvek, základní rovnice záření
2. Vyzařování elementárního dipólu a smyčky, zóny záření, směrovost, polarizace, parametry antén
3. Liniové antény, rozložení proudu na tenkém válcovém vodiči. Výpočet impedance a záření, skládaný dipól
4. Symetrizace antén, monopólová anténa, antény pro rozhlasové služby, antény s postupnou vlnou
5. Anténní řady, řada s podélným a příčným vyzařováním, vliv amplitudy a fáze prvků, vyzařovací charakteristika
6. Princip reciprocity, Babinetův princip, štěrbinové antény a jejich řady, mikropáskové a širokopásmové antény
7. Vyzařování z plochy, ekvivalentní zdroje záření, Huygensův zdroj, směrovost aperturových antén
8. Trychtýřové antény, fázové poměry v aperturách vlnovodu a trychtýře, polarizace, plochý a pyramidální trychtýř
9. Reflektorové antény, systémy off-set, Cassegrain, Gregorian, efektivní plocha, výpočet záření
10. Ozařovače pro reflektorové antény, princip návrhu z hlediska zisku a šumu antény, realizace Huygensova zdroje
11. Čočky a radomy, Mawellova, Fresnelova, Luneburgova a Rotmanova čočka, útlumy, zónování
12. Vlastní a vzájemné impedance, Poyntingův teorém, uložená energie a činitel jakosti antén
13. Teorie charakteristických modů pro návrh a analýzu antén, anténa jako externí rezonátor
14. Antény používané v radioamatérské praxi, kuriozní a kontroverzní antény (fraktálové)
Osnovy cvičení
1. Práce s decibely, EIRP, přizpůsobení, Friisova přenosová rovnice, anténa jako obvodový prvek
2. Výpočty směrovosti a vyzářeného výkonu antén
3. Výpočet záření soustavy dvou elementárních dipólů, vyzařování a vlastní impedance liniové antény
4. Soustavy antén, vzájemné impedance
5. Numerické modelování v software CST
6. Numerické modelování v software CST
7. Vyzařování z apertur
8. Trychtýřové antény, šumová teplota
9. Měření antén
10. Měření antén
11. Měření antén
12. Měření antén
13. Kontrola protokolů
14. Zápočet
Literatura
1. Mazánek, M., Pechač, P., Vokurka, J.: Antény a šíření elektromagnetických vln, skripta ČVUT, Praha, 2007.
2. Kraus, J. D.: Antennas, McGraw-Hill, 1988.
3. Stutzman, W., Thiele, G.: Antenna Theory and Design, Wiley, 2012.
4. Balanis, A. C.: Antenna Theory, Wiley, New York, 1997.
5. Prokop, J., Vokurka, J.: Šíření elektromagnetických vln a antény, SNTL, Praha, 1982.
6. Orfanidis, S.: Electromagnetic Waves and Antennas, online http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/
7. Notaros, B. M.: Electromagnetics, Prentice Hall, New Jersey, 2011.
Požadavky
Důkladná znalost teorie elektromagnetického pole (elektrodynamiky), znalosti vektorové analýzy, diferenciálních operátorů, integrálů vektorového pole.
Tolerovány jsou dvě absence na cvičení, v případě měření je nutné si je nahradit.
Účast na přednáškách je nepovinná, avšak doporučeníhodná. Pouhé prohlížení slidů přinese jen velmi malý užitek!
K zápočtu je třeba vypracovat protokoly z měření.