Project detail

Nástroje pro syntézu antén a senzorů

Duration: 01.07.2014 — 31.12.2017

On the project

Cílem projektu je transfer softwarových nástrojů, vzniklých v rámci mnohaletého základního výzkumu v oblasti teorie antén, do praxe. Těžištěm těchto aktivit jsou variační metody, primárně ve frekvenční oblasti. Tyto metody umožňují minimalizovat neznámou bilineární formu, definovanou pro určitý operátor. Úlohu lze formulovat tak, že hledáme vlastní čísla a vektory impedanční matice. To nám přináší informace navíc, které z principu nelze získat, pokud uvažujeme pouhou inverzi tohoto operátoru. Výsledkem tohoto přístupu – metody momentů [14, reference jsou v Dodatcích] a teorie charakteristických modů [15] – jsou zdrojové proudy, které lze díky principu ekvivalence považovat za řešení nepřímé anténní úlohy. Díky těmto proudům lze dále určit veškeré anténní parametry, a to jak v superponované, tak v modální podobě. Modální forma je navíc mimořádně vhodná pro optimalizaci / syntézu zářiče s ohledem na polohu napájecích bodů a velikost a fázi na nich vnuceného napětí [3]. Další možností je určit uloženou energii a ztracený výkon nad těmito proudy [16]. Tyto skalární veličiny již nejsou určeny jednoznačně, a tudíž lze určité části zářiče nahradit např. soustředěnými prvky. To otevírá zcela nové možnosti pro tzv. strukturální dekompozici antény. Jak modální, tak strukturální dekompozice jsou nové anténní přístupy vedoucí k efektivní syntéze antény. Doposud, nebyly implementovány do žádného komerčního softwarového nástroje a jsou využívány pouze několika výzkumnými pracovišti na světě. Platformou pro již existující programové kódy je prostředí Matlab [17], které je nejrozšířenějším vývojovým prostředím na světe a v rámci kterého bude nástroj šířen jako komerční toolbox AtoM (Antenna toolbox in Matlab). Toolbox je zaměřen na potenciální uživatele z množiny výzkumných ústavů, progresivních technologických firem a univerzit – a to jak v ČR, tak i ve světě. Koncept projektu je navržen tak, že jednotlivé bloky půjde nahradit kódem třetích stran. To umožní další vylepšování celé architektury. Jako volitelný doplněk k softwaru AtoM bude vyvinut optimalizační balík FOPS (Fast Optimization Procedures). Paralelně s vývojem AtoMu a FOPSu bude probíhat implementace kódů do stávajícího komerčního produktu Visual CEM (dříve Efield, PAM-CEM) firmy ESI Group [18], jejíž dceřinou firmou je MECAS ESI. Program Visual CEM se tak ve světovém měřítku stane prvním simulátorem elmag. pole, kde bude plně implementována práce s anténami na úrovni modálních veličin. Projekt navazuje na výsledky základního výzkumu (GAČR, projekty MŠMT a další) a široké mezinárodní aktivity uchazečů (Antenna Centre of Excellence, COST, Evropská anténní škola ESoA), v rámci kterých byl implementován, publikován a ověřen nový koncept analýzy antén. Tento koncept využívá pokroku v teorii elektromagnetického pole a v dramatickém navýšení výpočetních kapacit v posledních letech. Teoretické jádro bylo předmětem základního výzkumu, který byl autory náležité publikován.

Keywords
Návrh antén, metoda momentů, charakteristické módy, optimalizace

Key words in English
Antenna design, characteristic modes, method of moments, optimization

Mark

TA04010457

Default language

Czech

People responsible

Kadlec Petr, Ing., Ph.D.
- principal person responsible (2014-07-01 - 2017-12-31)
Raida Zbyněk, prof. Dr. Ing.
- fellow researcher (2014-07-01 - 2017-12-31)
Šeděnka Vladimír, Ing., Ph.D.
- fellow researcher (2014-07-01 - 2017-12-31)
Štumpf Martin, doc. Ing., Ph.D.
- fellow researcher (2014-07-01 - 2017-12-31)

Units

Centre of Sensor, Information and Communication Systems
- (2014-07-01 - not assigned)
Department of Radioengineering
- (2014-07-01 - 2017-12-31)

Funding resources

Technologická agentura ČR - Program aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje ALFA
- whole funder (2014-07-01 - not assigned)

Results

ČAPEK, M.; KADLEC, P. et al. AToM: a versatile MATLAB tool for antenna synthesis. In 12th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2018), 2018. London, UK: IET Digital Library, 2018. p. 592-596. ISBN: 978-1-78561-816-1.
Detail

KADLEC, P. Optimization tool FOPS. Brno: 2016.
Detail

ČAPEK, M.; HAZDRA, P.; MAZÁNEK, M.; RAIDA, Z.; RÝMUS, J. The Antenna Toolbox for Matlab (AToM). In 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). Lisbon: IEEE, 2015. p. 1-4. ISBN: 978-8-8907-0185-6.
Detail

ČAPEK, M.; JELÍNEK, L.; KADLEC, P.;ŠTRAMBACH, M. Excitation of Optimal and Suboptimal Currents. In 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP 2017). Paris, France: EUCAP 2017, 2017. p. 1-5. ISBN: 9781509037421.
Detail

MAREK, M.; KADLEC, P.; CUPAL, M.; ČAPEK, M.: FOPS 1.0; Fast Optimization Procedures (FOPS). Technická 3058/10 Brno 616 00. URL: http://antennatoolbox.eu/fops-about.php , http://www.urel.feec.vutbr.cz/web_documents/produkty/2017/FOPS_software_CZ.pdf. (software)
Detail

ŠEDĚNKA, V.; KADLEC, P.; MAREK, M.; MAŠEK, M.; LOSENICKÝ, V.; ADLER, V.; ŠTRAMBACH, M.; ČAPEK, M.: AToM_v1p0; AToM - Antenna Toolbox for MATLAB. FTP/NAS na serveru K13117 ČVUT FEL. URL: http://www.antennatoolbox.com/. (software)
Detail

Link