Detail předmětu

Antennas and Radio Links

FEKT-MPA-ARAAk. rok: 2022/2023

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

angličtina

Počet kreditů

5

Výsledky učení předmětu

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.

Prerekvizity

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.

 

 

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratorní cvičení. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

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

Osnovy výuky

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.

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.

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.

Základní literatura

BALANIS, C., A., Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition, John Wiley and Sons, New Jersey, 2005. (EN)
BARCLAY, L. Propagation of Radiowaves 2nd Edition. IEE,United Kingdom, 2003. (EN)
BALANIS, C. A., Modern Antenna Handbook, John Wilye & Sons, Croydon, 2008. (EN)
FUJIMOTO, K., MORISHITA, H., Modern Small Antennas, Cambridge University Press, Cambridge, 2013. (EN)

Doporučená literatura

SHOEMAKER, K., Pratical Antenna Design, Second Edition, Shoemaker Labs, Indian Harbour Beach, 2016. (EN)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-CAN magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPAD-CAN magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPA-TEC magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPAJ-TEC magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

Osnova

1. Symetrický dipól, skládaný dipól
2. Yagiho anténa
3. Mikropáskové antény s lineární polarizací
4. Mikropáskové antény s kruhovou polarizací
5. Štěrbinové antény
6. Trychtýřové antény
7. Vícepásmové antény
8. Antény pro mobilní zařízení
9. Širokopásmové antény
10. Počítačová analýza rádiového spoje
11. Návrh rádiového spoje

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning