Bachelor's Thesis

Output power equalization by pasive and active circuits

Final Thesis 5.86 MB Appendix 3.91 MB

Author of thesis: Bc. Dominik Gazda

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tomáš Mikulášek, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the possibilities of output power level equalization of a signal generator using passive and active circuits for the frequency range of 50~MHz -- 6~GHz. The thesis describes the design of the proposed circuits in the Ansys Circuit and Ansys HFSS simulation environments. The correct operation of the designed circuits was verified using measured data obtained from the output of the signal generator. For the selected solutions, printed circuit board layouts were designed, physical prototypes were fabricated, and their characteristics within the operating frequency band were measured.

Keywords:

Equalizer, gain, slope, generator, RF, output power, passive networks, amplifier, attenuator

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentuje výsledky své bakalářské práce a následně odpovídá na dotazy komise. doc Drexler: Jaká je vlastní rezonanční frekvence použité indukčnosti? Student: Dostatečně a správně odpovídá.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (BPC-ECT)

Composition of Committee

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc. (předseda)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jiří Sobota, Dr. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Janošík (člen)

Supervisor’s report
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D.

Student si vybral téma ekvalizace výstupního výkonu generátoru. Z literatury zjistil tři možná obvodová řešení, jejich vstupní parametry nejprve spočítal, poté simuloval v ANSYS circuit a následně navrhnul desky plošných spojů. Měřené parametry jednotlivých obvodů porovnal s předpokládanými ze simulací a zjištěné nedostatky zapracoval ve druhé iteraci, kde k simulacím přidal přechod z ANSYS Circuit na Layout a dále na fullwave simulaci v HFSS. Tím se jednak dokázal velmi přiblížit reálným výsledkům, a hlavně vliv všech parazitních jevů v návrhu zohlednit. Realizované výsledky jsou pak velmi přesně ve shodě se simulovanými.
Student na práci pracoval v průběhu celého roku, byl aktivní a na konzultace přicházel s vlastními řešeními. Text práce kvalitně a přehledně popisuje problematiku, jedinou výtkou může být přítomnost občasných překlepů a pravopisných chyb. Vypracovaná bakalářská práce plně splňuje zadání a doporučuji ji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce se zabývá návrhem, simulací a realizací ekvalizéru signálu pro zadaný generátor signálů v pásmu 50 MHz až 6 GHz. V teoretické části jsou popsány základní topologie pasivních ekvalizérů a jejich vlastnosti, na které navazuje vlastní návrh několika variant řešení. Součástí práce jsou simulace v prostředích Ansys Circuit a Ansys HFSS, návrh desek plošných spojů, realizace prototypů i jejich experimentální ověření. Vzhledem k tomu, že je ekvalizace založena na frekvenčně závislém útlumu signálu, je součástí práce také návrh zesilovače pro kompenzaci vzniklých ztrát. Student postupuje systematicky od teoretického rozboru přes návrh a optimalizaci jednotlivých topologií až po jejich realizaci a měření. Oceňuji zejména rozsah praktické části práce, porovnání více variant řešení a snahu o ověření výsledků simulací experimentálním měřením.

Práce však vykazuje několik nedostatků. V úvodu postrádám jednoznačné stanovení cílových parametrů návrhu, zejména požadovaného maximálního zvlnění výstupního výkonu po ekvalizaci a požadavků na impedanční přizpůsobení. Není tak zcela zřejmé, podle jakých kritérií byla následně posuzována kvalita navržených řešení. Kapitola věnovaná návrhu a simulacím by si zasloužila přehlednější strukturu. V některých případech jsou nejprve prezentovány výsledky simulací a až následně příslušná schémata zapojení, případně je nutné je dohledávat v dalších částech textu. To ztěžuje orientaci čtenáře a interpretaci výsledků.

V simulacích jsou použity měřené modely kondenzátorů, zatímco rezistory jsou modelovány jako ideální prvky. Vzhledem k pracovnímu pásmu do 6 GHz by bylo vhodné diskutovat vliv parazitních parametrů použitých rezistorů na výsledné vlastnosti ekvalizéru. Podobně postrádám ověření charakteristické impedance navrženého CPWG vedení pomocí elektromagnetické simulace, protože výsledné vlastnosti obvodu jsou na kvalitě přizpůsobení významně závislé.

Student v textu zmiňuje vznik a následné potlačení nežádoucích rezonancí. Jejich projevy však nejsou v prezentovaných výsledcích dostatečně zdokumentovány. V některých případech rovněž chybí kvantitativní vyhodnocení dosaženého zlepšení a porovnání s ideální požadovanou charakteristikou. V práci dále postrádám přehledný seznam použitých součástek (BOM), který by usnadnil reprodukovatelnost navrženého řešení.

Z formálního hlediska se v práci vyskytují drobné jazykové a typografické nedostatky, například používání méně vhodných formulací či nepřesností v odborné terminologii.

Přes uvedené připomínky student splnil zadání práce v plném rozsahu. Prokázal schopnost samostatně řešit návrh vysokofrekvenčního obvodu včetně jeho simulace, realizace a experimentálního ověření. Práce je zpracována na dobré odborné úrovni a doporučuji ji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. 1. V simulacích byly pro kondenzátory použity měřené S-parametry, zatímco rezistory byly modelovány jako ideální prvky. Zhodnoťte vhodnost použitých rezistorů v pásmu do 6 GHz a diskutujte vliv jejich parazitních parametrů na výsledné vlastnosti ekvalizéru.
  2. 2. Při návrhu plošného spoje bylo použito vedení typu CPWG s vypočtenou charakteristickou impedancí 50 Ω. Jakým způsobem by bylo možné tuto impedanci ověřit v prostředí Ansys HFSS a jaký vliv by měla případná odchylka od 50 Ω na naměřené S-parametry a výslednou funkci ekvalizéru?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová