Detail předmětu

CAD v mikrovlnné technice

FEKT-MCVTAk. rok: 2011/2012

Studenti seznámí s principy a s použitím základních numerických metod (metoda konečných diferencí, metoda konečných prvků, momentová metoda) pro analýzu mikrovlnných struktur na kmitočtech stovek MHz až desítek GHz. Kurs pokračuje probíráním standardních a nestandardních optimalizačních postupů (gradientní a newtonovské metody, genetické algoritmy) a jejich aplikací na návrh mikrovlnných obvodů a antén.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Schopnost použít základní numerické metody pro analýzu mikrovlnných obvodů a antén.
Schopnost využít standardní a nestandardní optimalizační postupy pro návrh mikrovlnných struktur.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat během semestru 40 bodů za aktivní práci v počítačových cvičeních. Za individuální projekt je uděleno maximálně 30 bodů, za zápočtový test lze získat dalších 30 bodů.

Osnovy výuky

1. Úvod do výpočetního elektromagnetismu, MATLAB
2. Metoda konečných diferencí: rozložení potenciálu v kondenzátoru, šíření vlny ve vlnovodu
3. Metoda konečných prvků: rozložení potenciálu v kondenzátoru, šíření vlny ve vlnovodu
4. Metoda konečných prvků: analýza dvoj- a trojrozměrných struktur
5. Konečné diference v časové oblasti: přechodné jevy ve vlnovodech
6. Konečné prvky v časové oblasti: přechodné jevy ve vlnovodech
7. Metoda konečných prvků: program COMSOL Multiphysics
8. Momentová metoda: analýza drátových antén
9. Momentová metoda: analýza planárních antén
10. Momentová metoda: program ANSOFT Designer
11. Klasické optimalizační metody: nejstrmější sestup, Newtonova metoda, Optimization Toolbox programu MATLAB
12. Metody globální optimalizace: genetické algoritmy, metoda roje částic, multikriteriální úlohy
13. Optimalizace vedení a antén v programu COMSOL Multiphysics

Učební cíle

Seznámit studenty s principy základních numerických metod pro analýzu mikrovlnných obvodů a antén.
Seznámit studenty s využitím standardních i nestandardních optimalizačních postupů pro návrh mikrovlnných struktur.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-EST , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor M-MEL , 2. ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Osnova

Metoda konečných diferencí: rozložení potenciálu v kondenzátoru, šíření vlny ve vlnovodu.
Metoda konečných prvků: rozložení potenciálu v kondenzátoru, šíření vlny ve vlnovodu
Metoda konečných prvků: analýza dvoj- a trojrozměrných struktur
Metoda konečných prvků: ověření přesnosti programů ve FEMLABu
Konečné diference v časové oblasti: přechodné jevy ve vlnovodech
Konečné prvky v časové oblasti: přechodné jevy ve vlnovodech
Momentová metoda: analýza drátových antén
Momentová metoda: analýza planárních antén
Momentová metoda: ověření přesnosti programů ve FEMLABu a ANSOFT Designeru
Klasické optimalizační metody
Metody globální optimalizace
Umělé neuronové sítě

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Cigánek, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Osnova

Metoda konečných diferencí: rozložení potenciálu v kondenzátoru, šíření vlny ve vlnovodu.
Metoda konečných prvků: rozložení potenciálu v kondenzátoru, šíření vlny ve vlnovodu
Metoda konečných prvků: analýza dvoj- a trojrozměrných struktur
Metoda konečných prvků: ověření přesnosti programů ve FEMLABu
Konečné diference v časové oblasti: přechodné jevy ve vlnovodech
Konečné prvky v časové oblasti: přechodné jevy ve vlnovodech
Momentová metoda: analýza drátových antén
Momentová metoda: analýza planárních antén
Momentová metoda: ověření přesnosti programů ve FEMLABu a ANSOFT Designeru
Klasické optimalizační metody
Metody globální optimalizace
Umělé neuronové sítě