Antennák gyakorlati alkalmazásai
Tantárgyi leírás, kedvcsináló
A rádiós vezeték nélküli rendszerek alkalmazása napjainkra a műszaki élet minden területen, ha úgy tetszik minden háztartásban megjelenik. Elegendő csak a mobil telefonokra, WiFi összeköttetésekre vagy a rádiós távirányítókra gondolni. Az összeköttetések megteremtésének nagyon fontos elemei az antennák, melyeknek tervezését, kivitelezését és mérését sokan misztikusnak gondolják. A tárgy előadója nem az antennák elméleti vizsgálatára (Maxwell egyenletek megoldása) helyezi a hangsúlyt, hanem feladat orientáltan mutatja be az antennák típusait, és ahol az időbeli korlátok lehetővé teszik meg is tervezi, a hallgatókkal együtt meg is építi és méri az egyes típusokat. A tervezésnél az ipari gyakorlatban is legelterjedtebb EZNEC, HFSS, AWR Microwave Office és CST tervező szoftvereket ismerik meg és használják a hallgatók a tanszéki számítógépes tervező laboratóriumban.
Előadók
- Dr. Nagy Lajos - Antennák, EMC és hullámterjedés labor (HVT)
- Dudás Levente - Mikrohullámú távérzékelés labor (HVT)
- Dr. Zólomy Attila - Silabs
- Szűcs László - Antennák, EMC és hullámterjedés labor (HVT)
Tematika
Előadások
- 1. Előadás: Bevezetés.
- 2. Előadás: A rádióösszeköttetések méretezésének alapjai. Rendszerparaméterek - adóteljesítmény, vételi küszöb, jel-zaj és jel-interferencia viszony.
- 3. Előadás: Az elemi sugárzók, áram és felületelemek. Antennaparaméterek: iránykarakterisztika, irányítottság, bemeneti impedancia.
- 4. Előadás: Bemeneti impedancia, bemeneti reflexió. A bemeneti impedancia illesztése.
- 5. Előadás: Huzalantennák. Optimális antennahossz.
- 6. Előadás: Kisméretű antennák sugárzási korlátai, minimális Q, hatásfok, sávszélesség
- 7. Előadás: Kisméretű antennák típusai: nyomtatott monopól, meander, ILA, IFA, huzal, PIFA, hajlított monopól, hurok, tervezés menete, hangolás, illesztés
- 8. Előadás: Kisméretű keret antennák felépítése, működése. Keretantennák közel-téri mérési alkalmazása EMC feladatoknál.
- 9. Előadás: Antennanyereség növelése - reflektor ill. antennarendszer (Yagi) típusú nyereséges antennák.
- 10. Előadás: Többsávú antennák. Többsávú mobil telefon antennák a GSM és UMTS sávokra. Az antennák méretkorlátainak hatása az antennák elektromos paramétereire.
- 11-12. Előadás: Microstrip antennák. Microstrip antennák felépítése, tápvonal modellje.
- 13. Előadás: Mérőantennák. Szélessávú antennatípusok, tölcsér antennák.
- 14. Előadás: Digitális nyalábformálás antennarendszerekkel. Az antennarendszer elemei, nyaláb vezérlése, mozgatása.
Gyakorlatok 1. Gyakorlat: Az EZNEC program bemutatása, használata 2. Gyakorlat: Antennaparaméterek: iránykarakterisztika, irányítottság, bemeneti impedancia huzalantennák esetére az EZNEC program alkalmazásával (dipól, monopól antenna) 3. Gyakorlat: Antennák bemeneti impedanciájának illesztése 4. Gyakorlat: Antenna tervezés az ISM (433 MHz, 866 MHz) sávokra rádiós modulokhoz. Ground Plane típusú monopól antenna. 5. Gyakorlat: Rövidített antenna tervezése, induktivitás beiktatása 6-7. Gyakorlat: Nyereséges körsugárzó antenna tervezése - Franklin, kollineáris antenna 8-9. Gyakorlat: Szektor sugárzók tervezése - síkreflektor, sarokreflektor tervezése az EZNEC alkalmazásával 10-11. Gyakorlat: Planár struktúrájú sugárzók tervezése - CST ill. HFSS alkalmazásával 12-13. Gyakorlat: Mikrosztrip antennarendszerek tervezése GPS, WiFi és DVB-T sávokra 14. Gyakorlat: Antenna miniatürizálás, kisméretű antenna tervezése GSM, UMTS mobil eszközökhöz
Laboratóriumok 1-2. labor: Huzal elemek, koncentrált elemek jellemzése, helyettesítő képe a frekvencia függvényében. Mérés impedancia analizátorral 1-1000MHz frekvenciatartományban. 3. labor: ISM sávú Ground Plane antenna impedanciájának mérése, összevetés a szimulációs eredményekkel 4. labor: Rövidített antenna mérése (ISM sáv) 5. labor: A földlemez (ellensúly) hatása az antenna paramétereire - mérés 6-7. labor: Reflektoros szektor sugárzó antenna mérése 8-9. labor: Yagi, helix és biquad antenna mérése, összehasonlítása 10-11. labor: GPS és Wi-Fi sávú planár antennák mérése 12-13. labor: Planár antennarendszer mérése 14. labor: Demonstrációs mérés adás ill. vételi irányú nyalábformáló antennarendszer alkalmazásával.
Követelmények
Évközben egy tervezési feladat elvégzése az elvárt legalább elégséges szintre. Az ehhez szükséges tudást a hallgató az előadásokkal együtt tartott gyakorlaton sajátíthatja el.
Segédanyagok
A tantárgy részletes időbeosztása és az összes segédanyag megtalálható a HVT új tanulmányi portálján, ahová a BME-címtár azonosítóval léphetnek be a kurzust hallgatók. A tanulmányi portálon mindig megtalálhatóak az aktuális információk a tárggyal kapcsolatban.
